回旋加速器(第4课时)(免费阅读).ppt

　 1、带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压高低有关吗？ 　　　加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增加越多，导致带电粒子在D形盒中的回旋次数减少；反之，加速电压越低，粒子在D形盒中回旋的次数增多，可见加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，并不影响引出时的速度和相应的动能。 * 回旋加速器 早期的直线加速器 2、特点： ①高压电源 ②粒子获得最高能量可达10Mev U EK=mv2/2=qU 1、原理：利用电场加速带电粒子 直线加速器 多级直线加速器应具备的条件： 为了保证带电粒子一直加速，应采用交变电源提供加速电压，且在加速电场以外的区域需静电屏蔽，同时还要求电场交替变化的周期与带电粒子运动的变化周期同步。 筒间加速 筒内静电屏蔽 直线加速器 加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器 直线加速器 加速原理：由动能定理得，带电粒子经n级的电场加速后，增加的动能为： ——通过多级加速获得高能粒子 直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制。 回旋加速器 1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，实现了在较小的空间范围内进行多级加速。 了解劳伦斯 劳伦斯(Ernest Orlando Rawrence)是美国著名物理学家、回旋加速器的发明者，1901年8月8日出生于美国达科他州南部的坎顿，是一个教书世家，其祖父及父母都是教师，他年仅30岁就闻名于全世界。1930年，劳伦斯受聘于伯克利加利福尼亚大学担任物理学教授。为了研究核物理，劳伦斯提出一种使粒子作曲线运动并同时加速的方案。因人工放射性方面的成果于1939年获诺贝尔物理学奖。1940年，劳伦斯成为麻省理工学院内的 另一辐射实验室的美国物理学家之一。在他的实验室中工作过的人，有八人获诺贝尔奖的殊荣，其中四人是劳伦斯的徒弟或低级合作者，另外四人则是以别的方式同“辐射实验室”有联系的。 回旋加速器的原理 原理：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件——两个D形盒和其间的窄缝内完成。 回旋加速器的原理 回旋加速器的原理 1、磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期和速率、半径均无关，带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速。 2、电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速． 3、交变电压的作用：为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使之能量不断提高，须在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。 回旋加速器的原理 带电粒子在回旋加速器中获得的最终能量： 　　当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，若D形盒的半径为R，由R=mv/qB及EK=mv2/2可得带电粒子的最终动能为： 　　由此可得：要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R。 1、带电粒子在两D形盒中回旋每经过一个周期，被电场加速二次 2、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为EK=qU 3、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的，故有 回旋加速器的原理 所有各次半径之比为： 故在D形盒中加速的时间为 t=nT 粒子加速器 回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等。 费米实验室环形加速器 ——美国伊利诺依州 同步加速器 粒子加速器 粒子加速器 北京正负电子对撞机 北京正负电子对撞机部分原理图 思考与讨论 *