리튬 이온 전지
리튬 이온 전지(-電池, Lithium-ion battery, Li-ion battery)는 이차 전지의 일종으로서, 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 전지이다. 충전시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾게 된다. 리튬 이온 전지는 충전 및 재사용이 불가능한 일차 전지인 리튬 전지와는 다르며, 전해질로서 고체 폴리머를 이용하는 리튬 이온 폴리머 전지와도 다르다.
리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자가방전이 일어나는 정도가 작기 때문에 시중의 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다. 그러나 일반적인 리튬 이온 전지는 잘못 사용하게 되면 폭발할 염려가 있으므로 주의해야 한다.
리튬 이온 전지는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 나눌 수 있는데, 다양한 종류의 물질들이 이용될 수 있다. 상업적으로 가장 많이 이용되는 음극 재질은 흑연이다. 양극에는 층상의 리튬코발트산화물(lithium cobalt oxide)과 같은 산화물, 인산철리튬(lithium iron phosphate, LiFePO)과 같은 폴리음이온, 리튬망간 산화물, 스피넬 등이 쓰이며, 초기에는 이황화티탄(TiS도 쓰였다. 음극, 양극과 전해질로 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 전지의 전압과 수명, 용량, 안정성 등이 크게 바뀔 수 있다. 최근에는 나노기술을 응용한 제작으로 전지의 성능을 높이고 있다.
사이클로트론
사이클로트론은 높은 진동수의 교류 전압을 사용하는 대전된 입자의 흐름을 가속시킨다. 이때 교류전압은 진공실 내부에서 "dees"라고 불리는 두개의 속이 빈 D모양의 금속 전극 사이에 흐른다. dees는 입자들이 움직이기 위해 서로의 사이에 원통형의 공간을 만들면서, 좁은 간격을 가지고 마주보게 된다. 그 입자들은 이 공간의 중심으로 투입된다. dees는 전극판과 수직인 정자기장이 형성된 큰 전자석의 양극 사이에 위치된다.
자기장은 입자들의 경로를 그들의 운동방향에 수직인 로런츠 힘에 의해 원형으로 휘게 한다.
만약 입자의 속도가 일정하다면 그것들은 dees안 자기장의 영향 아래에서 원형의 경로로 움직일 것이다. 그러나 수천 볼트의 교류 전압의 무선 주파수는 dees안에 걸려있다. 그 주파수는 그 입자들이 한번의 전압 주기 동안 하나의 회로를 만들게 하도록 설정되어있다. 입자들이 다른 dee 전극을 통과한 후 무선 주파수의 방향이 바뀐다. 따라서 입자들이 dee사이의 간격을 통과할 때 마다 전기장은 그것들을 가속시키기에 알맞은 방향으로 설정된다. 이러한 전기력에 의해 입자들의 증가된 속도는 그것들이 더 큰 반지름의 원형 경로를 따라 움직이게 한다. 그래서 입자들은 dee의 중심에서 가장자리로 향하는 나선의 경로로 움직인다. 그들이 dee의 가장자리에 도착했을 때 그 입자들은 dees사이에 있는 작은 간격을 통해 dees에서 빠져나온다. 그리고 그 빠져나온 지점에 있는 목표물을 치거나 목표물을 치기 위해 진공처리된 빔식 진공관을 통해 사이클로트론을 떠난다. 다양한 재료들이 목표물이 될 수 있다. 그리고 충돌에 의한 핵반응은 사이클로트론을 나와서 분석을 위한 장치 안으로 유도되는 2차적인 입자들을 생성한다. 사이클로트론에서 입자들은 나선형의 경로에서 여러번 가속전압의 영향을 받기 때문에 여러번 가속된다.
이런 현상이 발생하기 위해서는 전압의 진동수는 입자의 사이클로트론 공명진동수와 일치해야한다.
이 식에서 B는 자기장의 세기, q는 대전입자의 전하량, m은 대전입자의 상대적 질량이다. 이 식은 중심으로 향하는 힘(구심력)과 로런츠 힘이 같을 때 성립한다.