回旋加速器

练习1：一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，
D形盒的半径为R，垂直D形盒面的匀强磁场的磁感应强度为B，两
盒分别与交流电源相连。下列说法正确的是 （ A 、质子被加速后的最大速度随B、R的增大 而增大
A
）
B、质子被加速后的最大速度随加速电压的增 大而增大 C、只要R足够大，质子的速度可以被加速到 任意值 D、不需要改变任何量，这个装置也能用于加 速α 粒子
筒间加速
四、回旋加速器
1932 年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加 速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒 子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了 诺贝尔物理学奖．
回旋加速器的特点：
1、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。 2、电场使粒子加速，时间极短可忽略；磁场使粒子回旋。
3、粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周
练习2：关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是（ (A) ）
A、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B、电场和磁场同时用来加速带电粒子 C、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由 加速电压决定 D、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由磁感 应强度B决定和加速电压决定
期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。
4、粒子的最大动能 v2 qBr qBR qvຫໍສະໝຸດ Baidu m v (R为D形盒的半径） m m r 1 q2B2R2 2 Emax mv 2 2m
回旋加速器的结论
1. 在磁场中做圆周运动,周期不变
2. 每一个周期加速两次
3. 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同 4. 电场在一个周期中方向变化两次 5. 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 6. 电场加速过程中,时间极短,可忽略
课堂小结
原理
电场力做功 Ek=qU
发展
加速器
直线 加速 器
特点和不足
习题训 练
结构和 特点
回旋 加速 器
二、加速器的原理
+ + + +
带电粒子在加速电场 运动获得动能，即
U
1 qU mv 2 2
三、直线加速器
P1
P2
P3
P4
P5
P6
U1 一级
一级
U2 二级
U3 三级
Un n级
Ek1=qU1
Ek=q(U1+U2+U3+……+Un )
不足：由于粒子在加速
过程中的轨迹为直线，其 加速装置要很长很长。比 如1966年建成的美国斯坦 福电子直线加速器加速获 多级直线加速器应具备的条件： 筒内静电屏蔽 得的电子能量高达22吉电 ①利用电场加速带电粒子； 子伏，脉冲电子流强约80 ②通过多级加速获得高能粒子； 毫安，平均流强为48微安， 但是管长却有3050米。 ③将加速电场以外的区域静电屏蔽； ④采用交变电源提供加速电压； ⑤电场交替变化与带电粒子运动应该同步．
回旋加速器
课程结构
原理
发展
加速器
直线 加速 器
回旋 加速 器
一、加速器的发展
20世纪初，随着物理学的发展，物理研究方向也 深入到了原子物理领域，物理学家们认识到“实验物 理学家下一个重要阵地肯定是原子核”。但是，像卢 瑟福那样用镭辐射的α粒子轰击原子核效果毕竟是有 限的，因为粒子的速度小，能量不足，强度也弱，于 是 1928年前后，人们纷纷在寻找加速粒子的方法，由 此便产生了粒子加速器。而粒子加速器的发展也经历 了直线加速器和回旋加速器两个阶段。