回旋加速器面面观
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１ ５ ） 美 国著名 的 物理 学 家 ， 在 物 理 学 中 ９８ 是 他
的 主要 贡献是 发 现 了回旋 加速 器原 理 ， 导 建 造 领 了世 界上 第 一 台回旋 加速 器 ， 为进行 人工 可 控 核 反应 提供 了强有 力 的 工 具 ， 大促 进 了 原 子核 、 大 基本 粒 子 的实验 研 究 ， 于 １ ３ 并 ９ ９年 荣 获 诺 贝 尔
里 夫妇 于 １ ３ ９ ４年用 天然放 射性 物 质 发射 的 ａ粒 子 发现 的 ， 是 只有 在有 了 回旋 加 速器 后 ， 可 但 才
能 大量地 产 生放 射性 同 位素 ， 也是放 射 性元 素 这
能 够应用 于 生物 学和 医学 的一 个 重要 条 件 。 劳伦 斯 亲 自使用 回旋加 速 器研 究 过 多种 核 反应 ， 相继 得 到了放射性 钠 、 、 一 １铀 一 ３ 钍 碳 １ 、 ２ ３等物质 。 劳伦 斯 还在 １３ 年 和他弟弟约 翰合作 ， 中子来 诊 治 ９６ 用
离子 刚 出 Ｄ 形盒 ， 速 度方 向与 电 场方 向平 行 ， 其 此 时 交变磁 场对 带 电离子 将不 产 生影 响 。
疑点二 ： 同一个 回旋 加速 器能 否加 速荷 质 比 不 同的两种 带 电离子 ？
第２ ９卷 总 第 ４ ７期 ２
物
理
教
学
探
讨
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ４ ７ １２ ． ２
癌症 ， 取得 了 比 Ｘ射 线效 果 更好 的疗 效 。 外 ， 此 他
Ｄ 盒 中 。 盒 中 不 存 在 电 场 ， 却 存 在 由 电磁 Ｄ 但 铁 产生 的匀 强 磁 场 。 而 离 子 以 不 变 的 速 率 在 因 Ｄ。 中作 匀速 圆周 运 动 ， 盒 当离 子 到达 Ａ 时 ， ： Ｄ 将恰 好 变为 高 电位 ， 可 以继 续 加 速 离 子 ， 就 离子 进 入 Ｄ。 半 径 更 大 的 匀速 圆周 运 动 ， 达 Ａ 。 作 到 时 ， 将 又恰好 变 回高 电位 ， Ｄ 此时 电场 恰 好 变 化
－ 厂 电
１
２ｍ ｉ ｒ
一
ｑ Ｂ 。
。
（） １ …
疑点一 ： 为何 只有在 离子 将要 出 Ｄ形 盒时 电
压 方 向才 改变 ？ 由于 加在 两 Ｄ形 盒 间 的是 高 频 振 荡器 产 生
的 交 变 电 压 ， 电压 方 向 改 变 时 会 产 生 较 强 的 交 在
同一 水 平 面 上 的 半 圆形
中 空 铜 盒 （ 称 Ｄ形 盒 ） 又 。 两 盒 间 留 有 一 定 宽 度 的
间 隙 ， 于 真 空 中。 置 由大
型 电磁 铁 产 生 的 匀 强 磁
变 电场 和交变 磁场 ， 它会 直接 影 响加在 Ｄ形 盒上 的匀 强磁场 ， 如果离 子 还在 Ｄ 形 盒 中 ， 将进 一 步 影 响带 电离子 在 Ｄ形 盒 中作匀 速 圆周运 动 。 如果
的示 意 图 。 Ｄ Ｄ 、 。为 装 于
个周 期 Ｔ 而离 子在 磁场 中运 动两 个半 圆 ， 电， 也
（
、
恰 为一 个周 期 Ｔ 一 Ｚｍ 磁 ｎ
。
因为两 个半 圆所 花 时
ｑＤ
间相 同 ， 离子 速度 无关 ） 因此要使 离 子不 断 被 与 ，
加速 ， 一定有 丁 磁一 丁 ， 电 又由于 Ｔ ＝÷ ， 以 电： ＝ 所
物 理学 奖 。
回旋 加 速器 带 来 的 最 重 要 的 成 果 是 产 生 人 工 放射性 物 质 。 然放 射 性 同位素 是约 里 奥 ・ 虽 居
图 ２
在加 速器 中心 有 离子源 ， 生 的离子 被 引入 产 回旋 加速 器 。 图 ２ 假设 此 时 Ｄ 如 ， 正好 处 于 高 电 位， 则离 子将 被 两 Ｄ 形 盒 间 的 电 场 加 速 而 进 入
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ４ ７ １２ ． ２
（ ９ ２ １ ． ６． Ｓ） ． ０１ ６
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理
教
学
探
讨
第 ２ ９卷 总 第 ４ ７期 ２ ２１ ０ １年 第 ９期 （ 半 月） 上
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｐ ｙ ｉ Ｔｅ ｃ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｈ ｓｃ ｓ ａ ｈｎ
回 旋 加 速 器 面 面 观
Biblioteka Baidu马 永 毅
河 北 辛 集 中学 物 理 组 ， 北 省 辛 集 市 ０ ２ ６ 河 ５３０
ｌ 劳 伦 斯 发 明 回旋 加 速 器
３ １ 回旋 加速 器所加 高频 交 变电压 的频 率 厂 ． ｔ
劳 伦斯 博 士 Ｅ ｎ ｓ Ｏｒ ｎ ｏＬ ｗｒｎ ｅ １０ ｒ ｅｔ ｌ ｄ ａ ｅ ｃ （ ９ １ ａ
２１ ０ １年 第 ９ （ 半 月． 期 上 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｐ ｙ ｉＳ Ｔｅ ｃ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｈ ｓＣ ａｈｎ
（ ９ ２ １ ． ７ Ｓ） ．０１ ６．
同一 个 回旋 加 速器 ， 如果 ＾ 与 Ｂ均 不能 变 化， 由于 （ ）式 必 须 成 立 ， 知 荷 质 比是 唯 一 确 １ 可
一
在 １３ ９ ９年还 用放 射性 铁 对 狗进 行 了体 内铁 的新 陈代谢 的示 踪研究 。 历史 上 ， 回旋加 速器还 对核 力 和核裂变 问题的研究起 过极 其重要 的作 用 。 在 ， 现 它仍然是核 物理实 验中的一 种重要 设备 ， 在工 业 、
医疗等方 面也有着 极其广泛 的用途 。 ２ 回旋 加 速器 的构 造 图 １为 回 旋 加 速 器
场垂 直 于 Ｄ型 盒 。 高频振 荡器 产 生 的交变 电压 加
于两 Ｄ形 盒间 ， 这个 电压 将 在两 盒空 隙 问产生 电
场 以加速 带 电粒子 ， 盒 内 由于 电屏 蔽效 应 其 电 而
场强 度趋 近于 零 。 ３ 有 关 回 旋 加 速 器 的 五 个 物 理 量 研 究
带 电离子 在 回旋加 速器 中 ， 动 的时 间分 两 运
部分 ， 一是在磁场中运动的时间 ＝．．
１ ５ ） 美 国著名 的 物理 学 家 ， 在 物 理 学 中 ９８ 是 他
的 主要 贡献是 发 现 了回旋 加速 器原 理 ， 导 建 造 领 了世 界上 第 一 台回旋 加速 器 ， 为进行 人工 可 控 核 反应 提供 了强有 力 的 工 具 ， 大促 进 了 原 子核 、 大 基本 粒 子 的实验 研 究 ， 于 １ ３ 并 ９ ９年 荣 获 诺 贝 尔
里 夫妇 于 １ ３ ９ ４年用 天然放 射性 物 质 发射 的 ａ粒 子 发现 的 ， 是 只有 在有 了 回旋 加 速器 后 ， 可 但 才
能 大量地 产 生放 射性 同 位素 ， 也是放 射 性元 素 这
能 够应用 于 生物 学和 医学 的一 个 重要 条 件 。 劳伦 斯 亲 自使用 回旋加 速 器研 究 过 多种 核 反应 ， 相继 得 到了放射性 钠 、 、 一 １铀 一 ３ 钍 碳 １ 、 ２ ３等物质 。 劳伦 斯 还在 １３ 年 和他弟弟约 翰合作 ， 中子来 诊 治 ９６ 用
离子 刚 出 Ｄ 形盒 ， 速 度方 向与 电 场方 向平 行 ， 其 此 时 交变磁 场对 带 电离子 将不 产 生影 响 。
疑点二 ： 同一个 回旋 加速 器能 否加 速荷 质 比 不 同的两种 带 电离子 ？
第２ ９卷 总 第 ４ ７期 ２
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Ｄ 盒 中 。 盒 中 不 存 在 电 场 ， 却 存 在 由 电磁 Ｄ 但 铁 产生 的匀 强 磁 场 。 而 离 子 以 不 变 的 速 率 在 因 Ｄ。 中作 匀速 圆周 运 动 ， 盒 当离 子 到达 Ａ 时 ， ： Ｄ 将恰 好 变为 高 电位 ， 可 以继 续 加 速 离 子 ， 就 离子 进 入 Ｄ。 半 径 更 大 的 匀速 圆周 运 动 ， 达 Ａ 。 作 到 时 ， 将 又恰好 变 回高 电位 ， Ｄ 此时 电场 恰 好 变 化
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同一 水 平 面 上 的 半 圆形
中 空 铜 盒 （ 称 Ｄ形 盒 ） 又 。 两 盒 间 留 有 一 定 宽 度 的
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型 电磁 铁 产 生 的 匀 强 磁
变 电场 和交变 磁场 ， 它会 直接 影 响加在 Ｄ形 盒上 的匀 强磁场 ， 如果离 子 还在 Ｄ 形 盒 中 ， 将进 一 步 影 响带 电离子 在 Ｄ形 盒 中作匀 速 圆周运 动 。 如果
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回旋 加 速器 带 来 的 最 重 要 的 成 果 是 产 生 人 工 放射性 物 质 。 然放 射 性 同位素 是约 里 奥 ・ 虽 居
图 ２
在加 速器 中心 有 离子源 ， 生 的离子 被 引入 产 回旋 加速 器 。 图 ２ 假设 此 时 Ｄ 如 ， 正好 处 于 高 电 位， 则离 子将 被 两 Ｄ 形 盒 间 的 电 场 加 速 而 进 入
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第 ２ ９卷 总 第 ４ ７期 ２ ２１ ０ １年 第 ９期 （ 半 月） 上
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回 旋 加 速 器 面 面 观
Biblioteka Baidu马 永 毅
河 北 辛 集 中学 物 理 组 ， 北 省 辛 集 市 ０ ２ ６ 河 ５３０
ｌ 劳 伦 斯 发 明 回旋 加 速 器
３ １ 回旋 加速 器所加 高频 交 变电压 的频 率 厂 ． ｔ
劳 伦斯 博 士 Ｅ ｎ ｓ Ｏｒ ｎ ｏＬ ｗｒｎ ｅ １０ ｒ ｅｔ ｌ ｄ ａ ｅ ｃ （ ９ １ ａ
２１ ０ １年 第 ９ （ 半 月． 期 上 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｐ ｙ ｉＳ Ｔｅ ｃ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｈ ｓＣ ａｈｎ
（ ９ ２ １ ． ７ Ｓ） ．０１ ６．
同一 个 回旋 加 速器 ， 如果 ＾ 与 Ｂ均 不能 变 化， 由于 （ ）式 必 须 成 立 ， 知 荷 质 比是 唯 一 确 １ 可
一
在 １３ ９ ９年还 用放 射性 铁 对 狗进 行 了体 内铁 的新 陈代谢 的示 踪研究 。 历史 上 ， 回旋加 速器还 对核 力 和核裂变 问题的研究起 过极 其重要 的作 用 。 在 ， 现 它仍然是核 物理实 验中的一 种重要 设备 ， 在工 业 、
医疗等方 面也有着 极其广泛 的用途 。 ２ 回旋 加 速器 的构 造 图 １为 回 旋 加 速 器
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于两 Ｄ形 盒间 ， 这个 电压 将 在两 盒空 隙 问产生 电
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带 电离子 在 回旋加 速器 中 ， 动 的时 间分 两 运
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