1、.1回旋加速器的原理与应用回旋加速器的原理与应用skjlasnknckn kjn回旋加速器的原理与应用优秀的徐老师优秀的徐老师 .2我们怎么打开核桃，研究它的内部呢我们怎么打开核桃，研究它的内部呢.3现在物理学中，我们经常需要研究原子核的内部？那我们如何打开更加坚固的原子核？ ? ? ? .4 一般我们用能量很高的带电粒子做为“炮弹”去轰击原子核。.5 怎样才能让带电粒子获得较大的能量呢怎样才能让带电粒子获得较大的能量呢?.6二、直线加速器二、直线加速器 由于电压的限制，所以一次加速后由于电压的限制，所以一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得更大的粒子获得的能量较小，如何获得更大的能量呢？能量
2、呢？ qUKnEqU .7KnEUUUqn )(21.8北京正负电子对撞机改造后的直线加速器北京正负电子对撞机改造后的直线加速器 .9 直线加速器由于高电压的运作，会使仪器表面有感直线加速器由于高电压的运作，会使仪器表面有感应电荷存在，这不只会造成实验误差更造成安全上的应电荷存在，这不只会造成实验误差更造成安全上的漏电，甚至这些在金属仪器表面的电能会转成更危险漏电，甚至这些在金属仪器表面的电能会转成更危险的热能，这造成了直线加速器必须有极限电压以保安的热能，这造成了直线加速器必须有极限电压以保安全。加上仪器尺寸过大，高电压运作的电费更是一大全。加上仪器尺寸过大，高电压运作的电费更是一大负担。负
3、担。.10从成本和安全出发，我们能不能寻求一种能够不断加速又能减少仪器设备长度的方法呢 .11劳伦斯劳伦斯（1901-1958）美国物理学家美国物理学家.12二、回旋加速器二、回旋加速器结构：结构：两个两个 D 形金属扁盒形金属扁盒，在，在其上加有磁场其上加有磁场和交变的电场。和交变的电场。将一粒子置于将一粒子置于两个两个 D形盒的缝形盒的缝隙处。隙处。回旋加速器.13.14加速条件：加速条件： 交变电压的周期和粒子做圆周运交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期相等。动的周期相等。 每一个周期加速两次每一个周期加速两次.2.电场加速过程中电场加速过程中,时间极短时间极短,可忽略可忽略q2mT.1
4、5讨论：讨论：加速粒子的最终能量加速粒子的最终能量由哪些因素决定由哪些因素决定 ？.16若若D形盒半径为形盒半径为R，磁感应强度，磁感应强度B.粒子最终速度：粒子最终速度：所获动能为所获动能为：mqBRvmmqBRmvEmk2)(2122.17提高加速粒子最后的能量的方法：提高加速粒子最后的能量的方法：(1)(1)增大磁感应强度增大磁感应强度B B(2)(2)增大加速器的半径增大加速器的半径R R mqBREk2)(2.181回旋加速器是加速带电粒子的装置其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列
5、说法中正确的是() A减小磁场的磁感应强度 B增大匀强电场间的加速电压C增大D形金属盒的半径 D减小狭缝间的距离.192.（08年广东卷）（多选）1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如下图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙下列说法正确的是( )A离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量B回旋加速器只能用来加速正离子C离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期 的一半D离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期 相等.20思考题：回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒间的交变电压为U2104V，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径R1m，磁
6、场的磁感应强度B0.5T，质子的质量m1.671019C。问：（1）质子经回旋加速器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？动能：1.9210-12J次数6.0102频率：7.6106Hz.211、加速电场的周期等于回旋周期（交流电源的频率、加速电场的周期等于回旋周期（交流电源的频率等于粒子做匀速圆周运动的频率。等于粒子做匀速圆周运动的频率。2、粒子在电场中运动时间远小于在磁场中运动的时、粒子在电场中运动时间远小于在磁场中运动的时间，故粒子在回旋加速器中运动总时间可认为等于在间，故粒子在回旋加速器中运动总时间可认为等于在磁场中运动时间。磁场中运动时间。4、在粒子的质量
7、、电荷量确定的情节下，粒子所能、在粒子的质量、电荷量确定的情节下，粒子所能达到的最大动能只与达到的最大动能只与D形盒的半径形盒的半径R和磁感应强度和磁感应强度B有关，与加速电压有关，与加速电压U无关。无关。3、粒子做匀速圆周运动的最大半径为、粒子做匀速圆周运动的最大半径为D形盒的半径形盒的半径.22四、回旋加速器的发展历史近几十年，加速器的能量每10年提高一个量级，加速器的尺寸由数米增加到数十公里。.23直径为直径为10.2cm10.2cm的第一台回旋加速器。的第一台回旋加速器。.24 北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一.1988年10月16日，两束正负电子在北京西郊一个羽毛球拍状
8、的巨型机器里成功对撞，揭开了我国高能物理研究的新篇章。.25 目前世界上最大的回旋加速器在美国费目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产公里。产生的高能粒子能量为生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。亿电子伏特。.26 诺贝尔物理奖获得者费诺贝尔物理奖获得者费米曾在米曾在19541954年提出环绕地年提出环绕地球建一台加速器的设想，球建一台加速器的设想，称为费米的梦。其能量可称为费米的梦。其能量可达数千达数千TeVTeV（十亿）（十亿） 费米梦想的加速器费米梦想的加速器 有人建议沿我们的万里有人建议沿我们的万里长城建一台加速器，其能长城建一台加速器，其能量可达量可达134TeV134TeV，这些都是，这些都是梦，要建造更高能量的加梦，要建造更高能量的加速器，必须在新技术、新速器，必须在新技术、新原理方面进行探索。原理方面进行探索。.27五、回旋加速器的应用.28
