回旋加速器之原理 (微课课件)

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1、回旋加速器之原理磁场的作用：交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场加速。1、概述电场的作用：回旋加速器的的两个D形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。交变电压的作用：为保证粒子每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。2、工作原理1)带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子

2、每经过一个周期，被电场加速多少次？2)设加速电压为U，粒子的电量为q，则每次加速增加的动能为3)若粒子的电量为q，最终能量为E，加速电压为U，则回旋圈数为4)若每次加速时的电压为U，将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来可看成什么运动？一个初速度为零的匀加速直线运动3、粒子在回旋加速器中运动时间5)D形盒的半径为R，两盒间距为d，质子在电场中加速次数与回旋半周的次数相同，加速电压大小可视为不变，比较：质子在电场中的加速时间与质子在D形盒中运动时间在D形盒中回旋时间为分析：设质子最终速度为v，加速次数为nпt1==2ndvndv/2п由于R远远大于d，故可忽略粒子在电场中运动时间比较

3、：结论：粒子在加速器中运动总时间为t总=nT/2，n为加速次数在电场中加速时间为分析：对于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半径是相同的（回旋的最大半径等于D形盒的半径），设最大半径为R，最终能量为E。结论：粒子的最终能量与加速电压无关，与回旋的最大半径有关。加速电压的高低只会影响加速次数，并不影响加速后的最大动能思考：粒子的最终能量与加速电压有关吗？4、粒子最终能量回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒间的交变电压为U＝2×104V，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径R＝1m，磁场的磁感应强度B＝0.5T，质子的质量m＝1.67×10－27kg。问：（1）质子经回旋加速器

4、最后得到的动能是多大？共加速了多少次？（2）交变电源的频率是多大？5、事例分析再见！