回旋加速器上课1.pptVIP

二、回旋加速器 1．1932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． 2．工作原理：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， 4．带电粒子的最终能量 * * 第六节 回旋加速器 在现代的物理学中，为了进一步研究物质的微观结构，需要能量很高的带电粒子去轰击原子核，为了使带电粒子获得如此高的能量，就必须设计一个能给粒子加速的装置——加速器. 用什么方法可以加速带电粒子呢? 可以利用电场 如右图: 可以获得的动能:Ek=1/2mv2=qU 一、直线加速器 一级 二级 三级 · ＋ － U m q ＋ － U ＋ － U ＋ － U …… n级 若电压相同则：粒子获得的能量：E=nqU 带电粒子增加的动能 ΔE= = qu1+qu2+…+qun=q(u1+u2+u3+ …+un) 直线加速器的缺点： 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 回旋加速器的结构： D形盒 强电磁铁 交流电源 粒子源 引出装置 是使粒子发生偏转 1、磁场的作用： 2、电场的作用： 加速器的工作原理： D形盒 交流电源 加速带电粒子 1.粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动 周期会增加吗？ 2.要使粒子每次经过电场都被加速，应在电极上加一个什么电压？ 这个交变电场的周期和粒子在磁场中运动的周期有什么关系？ （不会。因为T＝2πm/qB） T0 ＝T＝2πm/qB （应加一个交变电场） 3、加速的条件： 交流电源周期与粒子匀速圆周运动的周期相同 即T电=T=2πm/qB 　　所以，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．最终能量与加速电压无关 回旋加速器理解： V0 V1 V2 V3 V4 V5 1、带电粒子在两D形盒中回旋周期 两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速 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 3、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是 。 等于 二 相同的 思考：为什么回旋加速器不能无限提高粒子的能量？ 答：据相对论理论知识，粒子速度被加速到接近 　　光速，质量明显增加，周期T＝2πm/qB也增 　　加，破坏了回旋加速器的同步条件。 当然，无论多么先进的科学技术，只有应用于实践操作才能体现它的价值。 目前回旋加速器主要被应用于医疗领域。粒子加速器技术的发展，使其造价和体积都减小，适合在医院环境下使用，利用加速器作为放疗用的射线源，尤其是电子类加速器，已经大量普及，并部分取代了60Co治疗机，它的最大优点是，能量更高而且可调，剂量率高，可开可停，安全可靠。这就是我们所熟悉的γ—刀 。 无论是钴源还是电子类加速器射线源，在放疗中，由于X或γ射线的性质，在杀死癌细胞的同时，都会对周围的正常细胞，产生较大的损伤。 因此有人提出利用质子束、中子射线代替伽玛射线。它们的最大优点是吸收剂量相对集中 。但不论用何种粒子，都需要回旋加速器对其进行加速。 1、回旋回速器中（ ） A．电场和磁场同时用来加速带电粒子 B．只有电场用来加速带电粒子 C．回旋回速器的半径越大，则在交变电源固定的前提下，同一带电粒子获得的动能也越大。 D．一带电粒子不断被加速的过程中，交变电源的频率也要不断增加 *