资源描述：
《磁聚焦的图象和精度分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、18物理与工程Vol112No122002磁聚焦的图象和精度分析方云团(中国人民解放军镇江船艇学院物理系,镇江212001)(收稿日期:2001212220)摘要用matlab程序描绘出磁聚焦电子螺旋轨道的三维和二维图象,分析了决定磁聚焦精度的几个因素,对实验有一定的参考价值.关键词磁聚焦;图象;精度THEFIGUREANDPRECISIONANALYZINGOFMAGNETICFOCUSINGFangYuntuan(Dept.ofPhys.,ZhenjiangWatercraftCollege,Zhenjiang212001)AbstractTh
2、ethreeandtwodimensionfiguresofelectronhelixorbitsinmagneticfocusingaredrawnwithmatlabprogramandthefactorsdecidingtheprecisionofmagneticfocusingarealsodiscussed,whichmaybehelpfultoexperiment.KeyWordsmagneticfocusing;figure;precision对于磁聚焦实验一般的普通物理教材都解磁聚焦问题的关键.文献[1]用计算机模拟有介绍,实验原理
3、通常是这样分析的:带电粒粒子轨道的方式建立了磁聚焦图象,对我们子在匀强磁场B中运动,如果粒子速度v0与认识磁聚焦过程有一定的帮助,但所给的图B有一定的夹角θ,则粒子作螺旋线运动,周象仍然是二维的,没有反映每个粒子螺旋轨期T=2πm/qB与粒子速度无关,螺距道的特征.本文利用matlab程序根据给定条h=v0∥T,其中v0∥=v0cosθ称纵向速度.若件模拟出每个粒子螺旋轨道的三维图形,加在匀强磁场中间一点发射一束初速相差不大深了读者对问题的理解.另外,从实验原理的的带电粒子,它们的初速度与B的夹角不尽分析可以看出,磁聚焦只有在cosθ=1这样的相同
4、,但都很小.于是这些粒子的横向速度近似条件下才成立.实际上由于θ的不同,每v⊥=v0sinθ虽然略有差异,但若取近似cosθ个粒子的纵向速度是有差异的,由此带来每=1,则每个粒子的纵向速度近似相等.根据个粒子的螺距也不相等,因此也就产生不了螺距的计算公式,各粒子的螺距也相等.结果严格意义上的磁聚焦.但在对实验精度要求经过相同的周期后,各粒子又会聚到一点,这不高的情况下,一般较小的θ就能满足磁聚就是磁聚焦.由于粒子螺旋轨道呈空间分布,焦的要求.如果对磁聚焦精度的要求较高,我且每个粒子的空间轨道因粒子的发射角不同们就必须考虑v0、B之间夹角θ的差异对实
5、而各不相同,对多个粒子“聚焦”的图象就不验结果的影响,对此问题很少有人阐述,为此易建立,因此建立直观的“聚焦”图象也是理本文对磁聚焦精度问题也进行了研究.物理与工程Vol112No12200219磁场方向和坐标系如图1所示.以电子象就有了更清晰的理解.为例,它们均以大小相等的速度从坐标原点(2)电子速度v0与B夹角θ不相等.由射入匀强磁场.研究两种情况:于磁场不变时电子作螺旋运动的周期是个定(1)电子速度v0与B夹角θ均相等,这值,电子每运动一个周期就和z轴相交一次,是理想的磁聚焦.根据图1(a)可写出电子轨因此决定能否聚焦的关键是电子的纵向速度道
6、的参数方程v∥=v0cosθ是否相符.在θ不相等的情况下,x=r[sin(ωt+α)-sinα]经过相同数目的周期后,电子就不能在z轴y=r[cosα-cos(ωt+α)]z=v0cosθt其中r=mv0sinθ/eB,ω=eB/m,均是定值,α为电子横向速度方向与x轴的夹角.我们用matlab程序模拟画出了入射动能为2,000eV,B=0.1T,θ=0.01π三个电子的运动轨道,对应三个电子的α分别为0.1π、017π、115π(图2).可以看出,尽管每个电子轨道空间方位各不相同,但它们都依次在z轴上运动周期数相同的点会聚,从而实现了聚焦.图3是
7、图2在xOz面的截面图.通过三(下转第57页)维图形和二维图形的结合,我们对磁聚焦现物理与工程Vol.12No.2200257完成.新单元的第一次课,教师先介绍本单元合运用知识的能力,使学生对每个实验都能的主要测量技术及应用,讲解本单元两个必够知其然还知其所以然,为今后走上工作岗做实验依据的原理和实验要求,然后针对实位的实际工作打下坚实的基础.验中的问题对学生进行提问,学生也可以提(2)一个单元的实验安排在同一个实验问题,大家讨论.再让学生根据实验要求,自室里,便于教师辅导,弥补了仪器套数少不能己考虑并设计实验方案,写出具体的操作步单人操作的不足,
8、增加了学生动手操作的机骤、数据记录表格以及实验注意事项.一个单会,也提高了仪器的利用率.元的第二次课,学生来完成这两个实验
