粒子加速器原理及应用

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1、核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用唐传祥清华大学工程物理系加速器研究室100084核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用关于《核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用》。。。。1～2％《高等粒子抽象分析粒子运动动力学》－建模及数学方法5％《加速器原理》掌握概念及分析方法－知识与方法《核能与核技术概论－50％粒子加速器原理及应用》了解原理及应用100％－兴趣核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用课程安排核能与核技术概论第二章粒子加速器原理及应用•第一节带电粒子加速器简介1•第二节带电粒子加速器原理5•第三节带电粒子加速器应用的重要领域4核能与核技术概论－粒子加速器原

2、理及应用第一节带电粒子加速器简介2.1.1什么是带电粒子加速器?“带电粒子加速器是用人工方法借助于各种不同形态的电场，将各种不同种类的带电粒子加速到较高能量的电磁装置。”核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用带电粒子在静电场中的加速＋Q－Q核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用带电粒子在磁场中的运动N•恒定磁场不能加速或加速电子•磁场的作用：改变电子传输方向聚焦－压缩束团等S•随时间变化的磁场，产生感应电场，可以加速电子－感应加速器核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用在我们日常生活中的加速器核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用2.1.2带电粒子加速器的基本组成1

3、.带电粒子源2.带电粒子加速器装置3.加速带电粒子的功率源系统及其他辅助系统4.束流引出及应用系统核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用2.1.3带电粒子加速器发展概况•人类第一台加速器于1932年问世。（高压倍压加速器)JohnD.CockcroftErnestT.Waltonp+Li->He+HeCockcroftandWaltonreceivedtheNobelPrizein1951"fortheirpioneerworkonthetransmutationofatomicnucleibyartificiallyacceleratedatomic核能与核技术概

4、论－粒子加速器原理及应用particles"1.发展概况•人类第一台加速器于1932年问世。（高压倍压加速器）•各类电场都被人们试图用以加速带电粒子•现有加速器约三十种，近万台•加速器能量提高了六个数量级（图）700KeV===>1TeV(106MeV)2.带电粒子加速器发展的强大动力•人类对科学探索的不断追求王淦昌院士——“物质探源”∆组成世界的最小单位？∆相互用什么力联系在一起？•人类生产活动（包括经济，卫生，环保，军事等）的强烈需求核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用各种加速器能量随TESLA年代增长的示意图BEPCBEPCII核能与核技术概论－粒子加速器原

5、理及应用加速器－人类认识微观世界的手段•Whileexploringtheinteriorofmatteracceleratorsareusedastools,eitherasenergytransformersorassupermicroscopes.InparticlecollisionstheenergyofTheacceleratorcanbeusedasathecollidingparticlescanbesupermicroscopeto"see"quarkstransformedtomass.核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用加速器种类很多，应用范

6、围也很广核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用K.Betgheplot,modifiedbyU.Amaldi核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用第二节带电粒子加速器原理2.2.1直流高压电场加速F=dp/dt=q·E∇·E=ρ/ε0Eq1.高压倍压加速器2.静电加速器3.串列静电加速器核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用VandeGraaff静电发生器核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用VandeGraaff静电加速器•原理：一个导体对地的电容为C，如果该导体带电荷量为Q，则该导体对地的电压为V＝Q/C。QC核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用VandeGr

7、aaff核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用Tandem串列静电加速器•高压电极处于正电位，入射的负离子由加速管的接地端加速到高压电极，在高压电极内，负离子通过电子剥离器剥除电子成为正离子，再次在正高压场的作用下向加速管的另一接地端加速。•总动能：W＝（1＋Z）V核能与核技术概论－粒子加速器原理及应用BNLTandemVanDeGraaff•Completedin1970.•Thefacilityconsistsoftwo15millionvoltelectrostaticaccelerators,eachabout24meterslong,aligneden