Il Principio fisico

 

Nel ciclotrone gli ioni sono immersi in un campo magnetico e seguono traiettorie circolari attraverso due camere di metallo semicircolari chiamate D (in quanto la loro forma è proprio uguale alla lettera D). Le due camere D sono connesse ad un potenziale oscillante e sono distanziate tra di loro di un valore piccolo chiamato gap. 

Quando gli atomi sono all'interno delle camere semicircolari subiscono solo il campo magnetico e la loro traiettoria è circolare. Nel gap tra le due D vengono accelerati da un campo elettrico e ad ogni semi-giro il campo elettrico tra le D viene invertito.

Assumendo con B il campo magnetico e con m la massa:

• Il tempo necessario a percorrere metà orbita sarà:   

  

• La frequenza del potenziale oscillante anche detta frequenza del ciclotrone:  

 

• Forza di Lorentz agente: 

 

• La velocità aumenta ad ogni semi-giro e il raggio di conseguenza pure. La velocità massima si raggiunge per il valore massimo del raggio (pari ad R) ed è uguale: