Cyklotron -Cyclotron
En cyklotron är en typ av partikelaccelerator som uppfanns av Ernest O. Lawrence 1929–1930 vid University of California, Berkeley , och patenterades 1932. En cyklotron accelererar laddade partiklar utåt från mitten av en platt cylindrisk vakuumkammare längs en spiralbana . Partiklarna hålls i en spiralbana av ett statiskt magnetfält och accelereras av ett snabbt varierande elektriskt fält . Lawrence tilldelades 1939 Nobelpriset i fysik för denna uppfinning.
Cyklotronen var den första "cykliska" acceleratorn. De primära acceleratorerna före utvecklingen av cyklotronen var elektrostatiska acceleratorer , såsom Cockcroft-Walton-acceleratorn och Van de Graaff-generatorn . I dessa acceleratorer skulle partiklar bara passera ett accelererande elektriskt fält en gång. Således begränsades energin som fick partiklarna av den maximala elektriska potential som kunde uppnås över accelerationsområdet. Denna potential begränsades i sin tur av elektrostatiskt genombrott till några miljoner volt. I en cyklotron, däremot, möter partiklarna det accelererande området många gånger genom att följa en spiralbana, så uteffekten kan vara många gånger den energi som erhålls i ett enda accelerationssteg.
Cyklotroner var den mest kraftfulla partikelacceleratorteknologin fram till 1950-talet, då de ersattes av synkrotronen . Trots att de inte längre är den högsta energiacceleratorn används de fortfarande i stor utsträckning för att producera partikelstrålar för grundforskning och nuklearmedicin . Närmare 1500 cyklotroner används i nuklearmedicin världen över för framställning av medicinska radionuklider . Dessutom kan cyklotroner användas för partikelterapi , där partikelstrålar appliceras direkt på patienter.
Historia
I slutet av 1928 och tidig sort 1929 lämnade den ungerske fysikern Leo Szilárd in patentansökningar i Tyskland (senare övergivna) för linjäracceleratorn , cyklotronen och betatronen . I dessa applikationer blev Szilárd den första personen att diskutera resonanstillståndet (det som nu kallas cyklotronfrekvensen) för en cirkulär accelerationsapparat. Flera månader senare, på försommaren 1929, skapade Ernest Lawrence självständigt cyklotronkonceptet efter att ha läst en artikel av Rolf Widerøe som beskrev en drivrörsaccelerator. Han publicerade en artikel i Science 1930 och patenterade enheten 1932.
För att konstruera den första sådana enheten använde Lawrence stora elektromagneter som återvunnits från föråldrade bågomvandlare från Federal Telegraph Company . Han fick hjälp av en doktorand, M. Stanley Livingston . Deras första fungerande cyklotron togs i drift i januari 1931. Denna maskin hade en radie på 4,5 tum (11 cm) och accelererade protoner till en energi på upp till 80 keV .
Vid strålningslaboratoriet vid University of California, Berkeley , fortsatte Lawrence och hans medarbetare att konstruera en serie cyklotroner som var de mest kraftfulla acceleratorerna i världen vid den tiden; en 27 tum (69 cm) 4,8 MeV maskin (1932), en 37 tum (94 cm) 8 MeV maskin (1937) och en 60 tum (152 cm) 16 MeV maskin (1939). Lawrence fick 1939 års Nobelpris i fysik för uppfinningen och utvecklingen av cyklotronen och för de resultat som erhållits med den.
Den första europeiska cyklotronen konstruerades i Sovjetunionen i fysikavdelningen vid Radiuminstitutet i Leningrad , ledd av Vitaly Khlopin . Detta Leningrad-instrument föreslogs först 1932 av George Gamow och Lev Mysovskii och installerades och togs i bruk 1937.
Två cyklotroner byggdes i Nazityskland . Den första byggdes 1937, i Otto Hahns laboratorium vid Kaiser Wilhelm-institutet i Berlin, och användes också av Rudolf Fleischmann . Det var den första cyklotronen med en Greinacher-multiplikator som ökade spänningen till 2,8 MV och 3 mA ström. En andra cyklotron byggdes i Heidelberg under överinseende av Walther Bothe och Wolfgang Gentner , med stöd från Heereswaffenamt , och togs i drift 1943.
I slutet av 1930-talet hade det blivit klart att det fanns en praktisk gräns för strålenergin som kunde uppnås med den traditionella cyklotrondesignen, på grund av effekterna av speciell relativitet . När partiklar når relativistiska hastigheter ökar deras effektiva massa, vilket gör att resonansfrekvensen för ett givet magnetfält ändras. För att lösa detta problem och nå högre strålenergier med hjälp av cyklotroner togs två primära tillvägagångssätt, synkrocyklotroner (som håller magnetfältet konstant, men ökar accelerationsfrekvensen) och isokrona cyklotroner (som håller accelerationsfrekvensen konstant, men ändrar magnetfältet) .
Lawrences team byggde en av de första synkrocyklotronerna 1946. Denna 184 tum (4,7 m) maskin uppnådde så småningom en maximal strålenergi på 350 MeV för protoner. Synkrocyklotroner lider emellertid av låga strålintensiteter (< 1 µA), och måste drivas i ett "pulsat" läge, vilket ytterligare minskar den tillgängliga totala strålen. Som sådana blev de snabbt omkörda i popularitet av isokrona cyklotroner.
Den första isokrona cyklotronen (andra än klassificerade prototyper) byggdes av F. Heyn och KT Khoe i Delft, Nederländerna, 1956. Tidiga isokrona cyklotroner begränsades till energier på ~50 MeV per nukleon, men allt eftersom tillverknings- och designteknikerna gradvis förbättrades , konstruktionen av "spiral-sektor" cyklotroner möjliggjorde acceleration och kontroll av mer kraftfulla strålar. Senare utveckling inkluderade användningen av mer kraftfulla supraledande magneter och uppdelningen av magneterna i diskreta sektorer, i motsats till en enda stor magnet.
Funktionsprincip
Cyklotronprincipen
I en partikelaccelerator accelereras laddade partiklar genom att anbringa ett elektriskt fält över ett gap. Kraften på partikeln ges av Lorentz kraftlag :
där q är laddningen på partikeln, E är det elektriska fältet, v är partikelhastigheten och B är magnetfältet. Följaktligen är det inte möjligt att accelerera partiklar med hjälp av ett statiskt magnetfält, eftersom den magnetiska kraften alltid verkar vinkelrätt mot rörelseriktningen.
I praktiken begränsas storleken på ett statiskt fält som kan appliceras över ett gap av behovet att undvika elektrostatiskt genombrott . Som sådan använder moderna partikelacceleratorer alternerande ( radiofrekvens ) elektriska fält för acceleration. Eftersom ett växelfält över ett gap endast ger en acceleration i framåtriktningen under en del av dess cykel, färdas partiklar i RF-acceleratorer i buntar, snarare än en kontinuerlig ström. I en linjär partikelaccelerator , för att ett gäng ska "se" en framåtspänning varje gång det passerar ett gap, måste gapen placeras längre och längre isär, för att kompensera för partikelns ökande hastighet.
En cyklotron, däremot, använder ett magnetfält för att böja partikelbanorna till en spiral, vilket gör att samma gap kan användas många gånger för att accelerera ett enda gäng. När gänget spiralerar utåt, balanseras det ökande avståndet mellan överföringarna av gapet exakt av ökningen i hastighet, så ett gäng kommer att nå gapet vid samma punkt i RF-cykeln varje gång.
Frekvensen med vilken en partikel kommer att kretsa i ett vinkelrät magnetfält är känd som cyklotronfrekvensen och beror, i det icke-relativistiska fallet, enbart på partikelns laddning och massa, och styrkan på magnetfältet:
där f är den (linjära) frekvensen, q är partikelns laddning, B är magnituden på magnetfältet som är vinkelrät mot det plan som partikeln rör sig i och m är partikelmassan. Egenskapen att frekvensen är oberoende av partikelhastighet är det som gör att ett enda, fast gap kan användas för att accelerera en partikel som rör sig i en spiral.
Partikelenergi
Varje gång en partikel passerar det accelererande gapet i en cyklotron ges den en accelererande kraft av det elektriska fältet över gapet, och den totala partikelenergivinsten kan beräknas genom att multiplicera ökningen per korsning med antalet gånger partikeln passerar glipa.
Men med tanke på det typiskt höga antalet varv är det vanligtvis enklare att uppskatta energin genom att kombinera ekvationen för frekvens i cirkulär rörelse :
med cyklotronfrekvensekvationen för att ge:
Den kinetiska energin för partiklar med hastighet v ges därför av:
där R är radien vid vilken energin ska bestämmas. Gränsen för strålenergin som kan alstras av en given cyklotron beror alltså på den maximala radien som kan nås av magnetfältet och de accelererande strukturerna, och på den maximala styrkan hos magnetfältet som kan uppnås.
K-faktor
I den icke-relativistiska approximationen ges den maximala kinetiska energin per atommassa för en given cyklotron av:
var är elementarladdningen, är magnetens styrka, är strålens maximala radie, är en atommassaenhet , är laddningen för strålpartiklarna och är strålpartiklarnas atommassa. Värdet av K
är känd som "K-faktorn" och används för att karakterisera den maximala strålenergin för en cyklotron. Det representerar den teoretiska maximala energin för protoner (med Q och A lika med 1) accelererade i en given maskin.
Relativistiska överväganden
I den icke-relativistiska approximationen beror cyklotronfrekvensen inte på partikelns hastighet eller radien för partikelns omloppsbana. När strålen går i spiral utåt, förblir rotationsfrekvensen konstant, och strålen fortsätter att accelerera när den färdas ett större avstånd under samma tidsperiod. I motsats till denna approximation, när partiklar närmar sig ljusets hastighet , minskar cyklotronfrekvensen på grund av förändringen i relativistisk massa . Denna förändring är proportionell mot partikelns Lorentz-faktor .
Den relativistiska massan kan skrivas som:
var:
- är partikelns vilomassa ,
- är den relativa hastigheten, och
- är Lorentz-faktorn .
Att ersätta detta i ekvationerna för cyklotronfrekvens och vinkelfrekvens ger:
Gyroradius för en partikel som rör sig i ett statiskt magnetfält ges då av:
Tillvägagångssätt till relativistiska cyklotroner
Synkrocyklotron
Eftersom den ökar när partikeln når relativistiska hastigheter, kräver acceleration av relativistiska partiklar modifiering av cyklotronen för att säkerställa att partikeln korsar gapet vid samma punkt i varje RF-cykel. Om det accelererande elektriska fältets frekvens varieras medan magnetfältet hålls konstant leder detta till synkrocyklotronen .
I denna typ av cyklotron varieras accelerationsfrekvensen som en funktion av partikelradien så att:
Ökningen av gamma uttrycks här som en funktion av radien. Ökningen av accelerationsfrekvensen är avstämd för att matcha ökningen i gamma för ett konstant magnetfält.
Isokron cyklotron
Om istället magnetfältet varieras med radien medan frekvensen på accelerationsfältet hålls konstant leder detta till den isokrona cyklotronen .
Här är magnetfältet B en funktion av radien, vald för att bibehålla en konstant frekvens f när den ökar.
Isokrona cyklotroner är kapabla att producera mycket större strålström än synkrocyklotroner, men kräver exakt formade variationer i magnetfältets styrka för att ge en fokuseringseffekt och hålla partiklarna fångade i sin spiralbana. Av denna anledning kallas en isokron cyklotron även en "AVF (azimutal varying field) cyklotron". Denna lösning för att fokusera partikelstrålen föreslogs av LH Thomas 1938. Nästan alla moderna cyklotroner använder azimut-varierande fält.
Accelerator för växelgradient med fast fält
Ett tillvägagångssätt som kombinerar statiska magnetfält (som i synkrocyklotronen) och alternerande gradientfokusering (som i en synkrotron ) är den fasta fältet alternerande gradientacceleratorn (FFA). I en isokron cyklotron formas magnetfältet genom att använda exakt bearbetade magnetpoler av stål. Denna variation ger en fokuseringseffekt när partiklarna korsar kanterna på polerna. I en FFA används separata magneter med alternerande riktningar för att fokusera strålen med principen om stark fokusering . Fältet för fokuserings- och böjningsmagneterna i en FFA varieras inte över tiden, så strålkammaren måste fortfarande vara tillräckligt bred för att rymma en föränderlig strålradie inom fältet för fokuseringsmagneterna när strålen accelererar.
Klassificeringar
Cyklotrontyper
Det finns ett antal grundläggande typer av cyklotron:
- Klassisk cyklotron
- Den tidigaste och enklaste cyklotronen. Klassiska cyklotroner har enhetliga magnetfält och en konstant accelerationsfrekvens. De är begränsade till icke-relativistiska partikelhastigheter (utgångsenergin liten jämfört med partikelns viloenergi ), och har ingen aktiv fokusering för att hålla strålen inriktad i accelerationsplanet.
- Synkrocyklotron
- Synkrocyklotronen utökade cyklotronens energi till det relativistiska regimen genom att minska frekvensen av det accelererande fältet när partiklarnas omloppsbana ökade för att hålla den synkroniserad med partikelvarvfrekvensen. Eftersom detta kräver pulsad drift var den integrerade totala strålströmmen låg jämfört med den klassiska cyklotronen. När det gäller strålenergi var dessa de mest kraftfulla acceleratorerna under 1950-talet, före utvecklingen av synkrotronen .
- Isokron cyklotron (isocyklotron)
- Dessa cyklotroner utökar utgående energi till den relativistiska regimen genom att ändra magnetfältet för att kompensera för förändringen i cyklotronfrekvensen när partiklarna nådde relativistisk hastighet. De använder formade magnetpolstycken för att skapa ett ojämnt magnetfält starkare i perifera områden. De flesta moderna cyklotroner är av denna typ. Poldelarna kan också formas för att få strålen att hålla partiklarna fokuserade i accelerationsplanet som omloppsbana. Detta är känt som "sektorfokusering" eller "azimutvarierande fältfokusering", och använder principen om alternerande gradientfokusering .
- Separerad sektor cyklotron
- Separerade sektorcyklotroner är maskiner där magneten är i separata sektioner, åtskilda av luckor utan fält.
- Supraledande cyklotron
- "Supraledande" i cyklotronsammanhang hänvisar till den typ av magnet som används för att böja partikelbanorna till en spiral. Supraledande magneter kan producera betydligt högre fält i samma område än vanliga ledande magneter, vilket möjliggör mer kompakta, kraftfulla maskiner. Den första supraledande cyklotronen var K500 vid Michigan State University , som kom online 1981.
Stråltyper
Partiklarna för cyklotronstrålar produceras i jonkällor av olika slag.
- Protonstrålar
- Den enklaste typen av cyklotronstråle, protonstrålar skapas vanligtvis av joniserande vätgas.
- H − balkar
- Accelererande negativa vätejoner förenklar utvinningen av strålen från maskinen. Vid den radie som motsvarar den önskade strålenergin används en metallfolie för att ta bort elektronerna från H − jonerna och omvandla dem till positivt laddade H + joner. Ändringen i polaritet gör att strålen avböjs i motsatt riktning av magnetfältet, vilket gör att strålen kan transporteras ut ur maskinen.
- Tunga jonstrålar
- Strålar av partiklar som är tyngre än väte kallas tunga jonstrålar och kan sträcka sig från deuteriumkärnor (en proton och en neutron) upp till urankärnor. Ökningen av energi som krävs för att accelerera tyngre partiklar balanseras genom att ta bort fler elektroner från atomen för att öka den elektriska laddningen av partiklarna, vilket ökar accelerationseffektiviteten.
Måltyper
För att kunna använda cyklotronstrålen måste den riktas mot ett mål.
- Interna mål
- Det enklaste sättet att träffa ett mål med en cyklotronstråle är att föra in den direkt i strålens bana i cyklotronen. Interna mål har nackdelen att de måste vara tillräckligt kompakta för att passa in i cyklotronstrålekammaren, vilket gör dem opraktiska för många medicinska och forskningsanvändningar.
- Externa mål
- Även om det är mer komplicerat att extrahera en stråle från en cyklotron för att träffa ett externt mål än att använda ett internt mål, ger det större kontroll över strålens placering och fokus, och mycket mer flexibilitet i de typer av mål som strålen kan bli dirigerad.
Användande
Grundforskning
Under flera decennier var cyklotroner den bästa källan till högenergistrålar för kärnfysikexperiment . Med tillkomsten av starkt fokuserande synkrotroner ersattes cyklotroner som acceleratorer som kan producera de högsta energierna. Men på grund av deras kompakthet, och därför lägre kostnad jämfört med högenergisynkrotroner, används cyklotroner fortfarande för att skapa strålar för forskning där det primära övervägandet inte är att uppnå maximal möjlig energi. Cyklotronbaserade kärnfysikexperiment används för att mäta grundläggande egenskaper hos isotoper (särskilt kortlivade radioaktiva isotoper) inklusive halveringstid, massa, interaktionstvärsnitt och sönderfallsscheman.
Medicinsk användning
Radioisotopproduktion
Cyklotronstrålar kan användas för att bombardera andra atomer för att producera kortlivade isotoper med en mängd olika medicinska användningsområden, inklusive medicinsk bildbehandling och strålbehandling . Positron- och gamma - emitterande isotoper, såsom fluor-18 , kol-11 och technetium-99m används för PET- och SPECT -avbildning. Medan cyklotronframställda radioisotoper används i stor utsträckning för diagnostiska ändamål, är terapeutiska användningar fortfarande till stor del under utveckling. Föreslagna isotoper inkluderar bland annat astatin -211, palladium -103, rhenium -186 och brom -77.
Strålterapi
Det första förslaget att energiska protoner skulle kunna vara en effektiv behandlingsmetod gjordes av Robert R. Wilson i ett dokument som publicerades 1946 medan han var involverad i utformningen av Harvard Cyclotron Laboratory .
Strålar från cyklotroner kan användas i partikelterapi för att behandla cancer . Jonstrålar från cyklotroner kan användas, som vid protonterapi , för att penetrera kroppen och döda tumörer genom strålningsskador , samtidigt som skador på frisk vävnad längs deras väg minimeras.
Från och med 2020 fanns det cirka 80 anläggningar världen över för strålbehandling med strålar av protoner och tunga joner, bestående av en blandning av cyklotroner och synkrotroner. Cyklotroner används främst för protonstrålar, medan synkrotroner används för att producera tyngre joner.
Fördelar och begränsningar
Den mest uppenbara fördelen med en cyklotron jämfört med en linjäraccelerator är att eftersom samma accelerationsgap används många gånger är den både mer utrymmeseffektiv och mer kostnadseffektiv; partiklar kan föras till högre energier på mindre utrymme och med mindre utrustning. Cyklotronens kompakthet minskar även andra kostnader, såsom fundament, strålningsskärmning och den omslutande byggnaden. Cyklotroner har en enda elektrisk drivenhet, vilket sparar både utrustning och energikostnader. Vidare kan cyklotroner producera en kontinuerlig stråle av partiklar vid målet, så den genomsnittliga effekten som passerar från en partikelstråle till ett mål är relativt hög jämfört med den pulsade strålen från en synkrotron.
Men som diskuterats ovan är en accelerationsmetod med konstant frekvens endast möjlig när de accelererade partiklarna ungefär följer Newtons rörelselagar . Om partiklarna blir tillräckligt snabba för att relativistiska effekter blir viktiga, blir strålen ur fas med det oscillerande elektriska fältet, och kan inte ta emot någon ytterligare acceleration. Den klassiska cyklotronen (konstant fält och frekvens) är därför bara kapabel att accelerera partiklar upp till några få procent av ljusets hastighet. Synkro-, isokrona och andra typer av cyklotroner kan övervinna denna begränsning, med avvägningen av ökad komplexitet och kostnad.
En ytterligare begränsning av cyklotroner beror på rymdladdningseffekter - den ömsesidiga avstötningen av partiklarna i strålen. När mängden partiklar (stråleström) i en cyklotronstråle ökar, blir effekterna av elektrostatisk repulsion starkare tills de stör omloppsbanorna för närliggande partiklar. Detta sätter en funktionell gräns för strålens intensitet, eller antalet partiklar som kan accelereras på en gång, till skillnad från deras energi.
Anmärkningsvärda exempel
namn | Land | Datum | Energi | Stråle | Diameter | I användning? | Kommentarer | Ref |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Lawrence 4,5-tums cyklotron | Förenta staterna | 1931 | 80 keV | Protoner | 4,5 tum (0,11 m) | Nej | Första fungerande cyklotron | |
Lawrence 184-tums cyklotron | Förenta staterna | 1946 | 380 MeV | Alfa-partiklar , deuterium , protoner | 184 tum (4,7 m) | Nej | Första synkrocyklotron | |
TU Delft Isochronous Cyclotron | Nederländerna | 1958 | 12 MeV | Protoner | 0,36 m | Nej | Första isokrona cyklotron | |
PSI ringcyklotron | Schweiz | 1974 | 590 MeV | Protoner | 15 m | Ja | Högsta stråleffekt av någon cyklotron | |
TRIUMF 520 MeV | Kanada | 1976 | 520 MeV | H − | 56 fot (17 m) | Ja | Största cyklotron med normal konduktivitet | |
Michigan State University K500 | Förenta staterna | 1982 | 500 MeV/u | Tung jon | 52 tum (1,3 m) | Nej | Första supraledande cyklotron | |
RIKEN supraledande ringcyklotron | Japan | 2006 | 400 MeV/u | Tung jon | 18,4 m | Ja | K-värdet på 2600 är det högsta som någonsin uppnåtts |
Relaterade tekniker
Spiralen av elektroner i en cylindrisk vakuumkammare inom ett tvärgående magnetfält används också i magnetronen , en anordning för att producera högfrekventa radiovågor ( mikrovågor ). I magnetronen böjs elektroner i en cirkulär bana av ett magnetfält, och deras rörelse används för att excitera resonanshåligheter , vilket producerar elektromagnetisk strålning.
En betatron använder förändringen i magnetfältet för att accelerera elektroner i en cirkulär bana. Medan statiska magnetfält inte kan ge acceleration, eftersom kraften alltid verkar vinkelrätt mot partikelrörelsens riktning, kan föränderliga fält användas för att inducera en elektromotorisk kraft på samma sätt som i en transformator . Betatronen utvecklades 1940, även om idén hade föreslagits betydligt tidigare.
En synkrotron är en annan typ av partikelaccelerator som använder magneter för att böja partiklar till en cirkulär bana. Till skillnad från i en cyklotron har partikelvägen i en synkrotron en fast radie. Partiklar i en synkrotron passerar accelererande stationer med ökande frekvens när de blir snabbare. För att kompensera för denna frekvensökning måste både frekvensen för det pålagda accelererande elektriska fältet och magnetfältet ökas i tandem, vilket leder till "synkro"-delen av namnet.
I fiktion
USA: s krigsdepartement bad berömt om dagstidningar av Superman-serien att dras i april 1945 för att ha bombarderat Stålmannen med strålningen från en cyklotron.
I filmen Ghostbusters från 1984 utgör en miniatyrcyklotron en del av protonpaketet som används för att fånga spöken.
Se även
- Cyklotronstrålning – strålning som produceras av icke-relativistiskt laddade partiklar böjda av ett magnetfält
- Snabb neutronterapi – en typ av strålterapi som kan använda strålar som produceras av accelerator
- Strålningsreaktionskraft – en bromskraft på balkar som är böjda i ett magnetfält
Referenser
Vidare läsning
- Feder, T. (2004). "Att bygga en cyklotron på en skosnöre". Fysik idag . 57 (11): 30–31. Bibcode : 2004PhT....57k..30F . doi : 10.1063/1.1839371 . S2CID 109712952 .
- Jardin, X. (12 jan 2005). "Cyklotronen kommer till "huven" . Trådbunden .Om en stadsdelcyklotron i Anchorage, Alaska .
- Niell, FM (2005). "Resonanskartläggning och cyklotronen" . Arkiverad från originalet 2009-05-05 . Hämtad 2005-05-27 .Ett experiment gjort av Fred M. Niell, III hans sista år på gymnasiet (1994–95) med vilket han vann det totala stora priset i ISEF .
externa länkar
Nuvarande anläggningar
- 88-tumscyklotronen vid Lawrence Berkeley National Laboratory
- PSI Proton Accelerator – den högsta strålströmscyklotronen i världen.
- RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science – Hem för den högsta energicyklotronen i världen
- Rutgers Cyclotron – Studenter vid Rutgers University byggde en 30 cm (12 tum) 1 MeV cyklotron som ett grundutbildningsprojekt, som nu används för en grundutbildning på högre nivå och en labbkurs på forskarnivå.
- TRIUMF – den största enmagnetiska cyklotronen i världen.
Historiska cyklotroner
- Ernest Lawrence's Cyclotron En historia av cyklotronutveckling vid Berkeley Radiation Laboratory, nu Lawrence Berkeley National Laboratory
- National Superconducting Cyclotron Laboratory vid Michigan State University – Hem för kopplade K500 och K1200 supraledande cyklotroner; K500, den första supraledande cyklotronen, och K1200, tidigare den mest kraftfulla i världen.