加速器原理及应用

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1、加速器原理及应用指导教师：杨晓梅制作者：张怀德买芳苏金龙班级：07级物教（1）班日期：2008年11月29日9/26/20211选择主题的理由：1、由于我们团队对本题目感兴趣；2、加速器与我们所学专业知识密切相关；3、加速器在现实生活及高科技领域应用十分广泛；9/26/20212加速器的原理及应用1、加速器的分类2、加速器的工作原理3、加速器的应用4、加速器发展9/26/202131、加速器的工作原理9/26/20214加速器的分类1、静电加速器2、直线加速器3、回旋加速器4、质子加速器5、电子感应加速6、同步回旋加速器7、对撞机8、环形加速器9/26/20215静电加速器原理利用静电高压加速

2、带电粒子的装置。可用以加速电子或质子。它是通过输电带将喷电针电晕放电的电荷输送到一个绝缘的空心金属电极内，使之充电至高电压用以加速带电粒子。加速器加速粒子的能量受到所使用绝缘材料击穿电压的限制。为了提高静电加速器的工作电压和束流强度，近代静电加速器安置在钢筒内，钢筒内充有绝缘性能良好的高压气体，加速粒子能量可达14兆电子伏特（MeV）。9/26/20216带电粒子在直线中加速，运行到加速器的末端。较低能的加速器如：阴极射线管及X光产生其，使用约数千伏特的直流电压差的一对电极板。直线加速器9/26/20217较高能的加速器使用在直在线排列的电极板组合来提供加速电场。当带点粒子接近其中一个电极时，

3、电极板上带有相反电性的电荷吸引带电粒子。9/26/20218回旋加速器是利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。它主要的结构是在磁场间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场。回旋加速器9/26/20219回旋加速器原理图9/26/202110置于中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场速，在D形盒内不受电场，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动。9/26/202111等时可变性回旋加速器图（正面）9/26/202112等时可变性回旋加速器图（侧面）9/26/202113质子加速器原理一种加速器，包括多个加速

4、单元，被设置来输送放射束，并且相邻的加速单元由耦合单元链接，该耦合单元被设置来决定在各个相邻的加速单元中的电场之比，至少一个耦合单元在正比和负比之间切换。这种加速器通过加入一个负比在E电场中有效地插入一相位变化，这意味着放射束在随后的单元中将遇到一个反向电场，因而实际上被减速。结果，在早期的单元中可以产生放射束并对放射束聚束，同时以相对论性的能量加速，然后在后面的单元中放出能量，从而使放射束能量下降到例如100和300KeV之间。这样大小的能量可以和诊断X射线相比，其中具有骨结构的高得多的对比度。9/26/202114日本建设世界最打强度质子加速器9/26/202115电子感应加速器原理在电磁

5、铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流励磁电磁铁时，在环形室内就会感生出很强的、同心环状的有旋电场。用电子枪将电子注入环形室，电子在有旋电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，沿圆形轨道运动。9/26/202116同步回旋加速器原理克服回旋加速器极限能量的限制而发展起来的加速器。由于相对论效应，随着速度增大，粒子的质量增大，使绕行半圈的时间变长，以致逐渐偏离了交变电场的加速状态，因而粒子的能量达到一定的限度，不能够再增大。9/26/202117技术上曾想过两种办法来解决。一种是使磁极外圈的磁场逐渐增强，抵消相对论效应的影响，另一种是调节加速电场的变化频率，使之适应相对论效应的影响。这两

6、种方法都是为了使粒子在磁场中作圆周运动的频率与加速电场的变化频率维持同步。9/26/202118对撞机对撞的原理是将强子加速到可以与光速一样的速度，然后引导它们撞到一起。因为人类想知道在那么快的速度撞击下会发生什么奇异的现象。9/26/202119环形加速器原理被加速的粒子以一定的能量在一圆形结构里运动，粒子运行的圆形轨道是由磁偶极所控制。和直线加速器不一样，环形加速器的结构可以持续地将粒子加速，粒子会重复经过圆形轨道上的同一点。但是粒子的能量会以同步辐射方式发散出去。9/26/2021202、加速器的应用9/26/202121静电加速器的应用已先后应用过三聚甲醛辐射诱导、硅橡胶辐射交联、隐形

7、眼镜的辐射聚合、PVC辐射交联、磁带的改性、线性聚乙烯的辐射交联、含药物硅橡胶的辐照交联，其中硅橡胶、隐形眼镜已批量生产，晶闸管电子辐照射技术已用于工业生产。9/26/202122国内首台先进直线加速器精确治疗肿瘤9/26/202123质子加速器的应用高能质子加速器治疗系统应用中的环境安全问题。用分流-集流阀实现质子加速器上轭液压举升的同步传动。洁净核能的开发、大型科学工程——“中国散裂中子源”的