Zyklotronresonanz

Zyklotronresonanz bezeichnet die resonante Absorption elektromagnetischer Wellen durch geladene Teilchen (z. B. durch freie Elektronen oder auch Elektronen in einem Festkörper), die sich in einem konstanten Magnetfeld befinden. Der Name leitet sich vom Zyklotron, einem Teilchenbeschleuniger ab; dort bewegen sich die Teilchen mit der Zyklotronfrequenz auf einer Kreisbahn.

In Plasmen kann die Zyklotronresonanz der Elektronen dazu verwendet werden, Energie in das Plasma einzukoppeln, also die kinetische Energie der Elektronen zu erhöhen und so das Plasma zu heizen (Elektron-Zyklotron-Resonanz, EZR; engl. ECR). Dieses Verfahren wird in EZR-Ionenquellen angewendet.

In Versuchen zur technischen Kernfusion wird eine sehr hohe Temperatur der Ionen (verschiedene Wasserstoff-Isotope) benötigt. Eine zusätzliche Heizung der Ionen erreicht man unter anderem durch Ionen-Zyklotron-Resonanz-Heizung (IZR).

Die Untersuchung der Zyklotronresonanz der Elektronen (oder „Löcher“) eines Materials ist auch eine Methode der Festkörperphysik zur Bestimmung der effektiven Masse der Ladungsträger.

Hochleistungs-Mikrowellen-Generatoren (Gyrotrons und Magnetrons) arbeiten mit der Zyklotronresonanz freier Elektronen.

Die Zyklotronresonanz geladener Teilchen in einer Penning-Falle kann dazu benutzt werden, deren Verhältnis zwischen Masse und Ladung bzw. bei Kenntnis der Ladung deren Masse zu bestimmen.