1. 迴旋加速器能加的最大速度是多少為什麼
早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場中加速一次,因而粒子所能達到的能量受到高壓技術的限制。為此,象R. Wideröe等一些加速器的先驅者在20年代,就探索利用同一電壓多次加速帶電粒子,並成功地演示了用同一高頻電壓使鈉和鉀離子加速二次的直線裝置,並指出重復利用這種方式,原則上可加速離子達到任意高的能量。但由於受到高頻技術的限制,這樣的裝置太大,也太昂貴,也不適用於加速輕離子如質子、氘核等進行原子核研究,結果未能得到發展應用。 1930年,Earnest O. Lawrence提出了迴旋加速器的理論,他設想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉,多次反復地通過高頻加速電場,直至達到高能量。1931年,他和他的學生利文斯頓(M. S. Livingston)一起,研製了世界上第一台迴旋加速器,這台加速器的磁極直徑只有10cm,加速電壓為2kV,可加速氘離子達到80keV的能量,向人們證實了他們所提出的迴旋加速器原理。隨後,經M. Stanley Livingston資助,建造了一台25cm直徑的較大迴旋加速器,其被加速粒子的能量可達到1MeV。迴旋加速器的光輝成就不僅在於它創造了當時人工加速帶電粒子的能量記錄,更重要的是它所展示的迴旋共振加速方式奠定了人們研發各種高能粒子加速器的基礎。 30年代以來,迴旋加速器的發展經歷了二個重要的階段。前20年,人們按照勞倫斯的原理建造了一批所謂經典迴旋加速器,其中最大的可生產44MeV的α粒子或22MeV的質子。但由於相對論效應所引起的矛盾和限制,經典迴旋加速器的能量難以超過每核子20多MeV的能量范圍。後來,人們基於1938年托馬斯(L. H. Thomas)提出的建議,發展了新型的迴旋加速器。因此,在1945年研製的同步迴旋加速器通過改變加速電壓的頻率,解決了相對論的影響。利用該加速器可使被加速粒子的能量達到700MeV。使用可變的頻率,迴旋加速器不需要長時間使用高電壓,幾個周期後也同樣可獲得最大的能量。在同步迴旋加速器中最典型的加速電壓是10kV,並且,可通過改變加速室的大小(如半徑、磁場),限制粒子的最大能量。 60年代後,在世界范圍掀起了研發等時性迴旋加速器的高潮。等時性迴旋加速器(Isochronous cyclotron)是由3個扇極組合(compact-pole 3 sector)的迴旋加速器,能量可變,以第一和第三偕波模式對正離子進行加速。在第一偕波中,質子被加速到6 MeV~ 30 MeV, 氘核在12,5 MeV~25 MeV, α粒子在25 MeV~50 MeV, He3 +2離子在18 MeV ~62 MeV 。磁場的變化通過9對圓形的調節線圈來完成,磁場的梯度與半徑的比率為(4,5 - 3,5)×10-3 T/cm。磁場方位角通過六對偕波線圈進行校正。RF系統由180°的兩個Dee組成,其操作電壓達到80kV,RF振盪器是一種典型的6級振盪器,其頻率范圍在8,5 - 19 MHz 。通常典型的離子源呈放射狀,並且可以通過控制系統進行遙控,在中心區域有一個可以活動的狹縫進行相位調節和中心定位。使用非均勻電場的靜電偏轉儀(electrostatic deflector)和磁場屏蔽通道進行束流提取,在偏轉儀上的最大電勢可達到70 kV 。對30 MeV強度為15 mA質子在徑向和軸向的發射度(Emittance)為16p mm.mrad 。能量擴散為0.6%,亮度高,在靶內的束流可達到幾百mA。用不同的探針進行束流強度的測量,這些探針有普通TV的可視性探針;薄層掃描探針和非截斷式(non-interceptive)束流診斷裝置。系統對束流的敏感性為1mA ,飛行時間精確到0,2 ns 。束流可以傳送到六個靶位,可完成100%的傳送。該迴旋加速器最早在1972年由INP建造,它可使質子加速達到1 MeV,束流強度為幾百mA,主要用於迴旋加速器系統(離子源、磁場等)的研究。 70年代以來,為了適應重離子物理研究的需要,成功地研製出了能加速周期表上全部元素的全離子、可變能量的等時性迴旋加速器,使每台加速器的使用效益大大提高。此外,近年來還發展了超導磁體的等時性迴旋加速器。超導技術的應用對減小加速器的尺寸、擴展能量范圍和降低運行費用等方面為加速器的發展開辟新的領域。目前的同步加速器可以產生筆尖型(pencil-thin )的細小束流,其離子的能量可以達到天然輻射能的100,000倍。通過設計邊緣磁場來改變每級加速管的離子軌道半徑。最大的質子同步加速器是Main Ring(500GeV)和Tevatron(1TeV)在Fermi National Accelerator Laboratory Chicago ;較高級質子同步加速器的是在Geneva的 European Laboratory for Particle Physics (CERN)安裝應用的SPS(Super Proton Synchrotron), 450 GeV。 勞倫斯(E.O.Lawrence,1901-1958)因此獲得1939年諾貝爾物理學獎. 有關計算 字母介紹:周期T 頻率f 電荷量q 磁場強度B 質量m 最大速度Vm 電壓U 電場寬度d T=2Pim/Bq f=1/T 最大半徑Rm=mVm/Bq 最大動能Ek=(1/2)mVm^2=(BqRm)^2/2m 離子每旋轉一周增加的能量為2qU 提高到Ek時次數為N N=Ek/2qU=q(BRm)^2/4mU 在磁場運動時間為 T磁=NT=BRm^2Pi/2U 在電場中運動可看作Vo=0的勻加速直線運動 2Nd=(1/2)(Uq/dm)T電^2 T電=dBRm/U T總=T電+T磁=[BRm(d+PiRm)]/2U 為什麼不能用超大型直線加速器? 答:直線加速不能做到。因為當電壓過大時帶電勢差的板會被擊穿 所以只能用小電壓做加速電場,但迴旋加速器相當於利用磁場的偏轉作用多次用小電壓加速 迴旋加速器可以同時加速質量電量相同的正負離子么? 理論上是可以的,因為它們可以向兩個方向運動,而且因為比荷相同,他們同時加速。又是空間結構的D型盒,不用擔心碰撞。
2. 迴旋加速器中 粒子的最大速度與什麼有關
可根據公式:v=RqB/m
所以與比荷,迴旋加速器的半徑以及磁感應強度有關
3. 高中物理, 迴旋加速器的最大動能為啥和加速電壓無關呢不是有qU=1/2mv2的嗎
因為電壓將影響加速次數,現在我們設想一個最大半徑固定的迴旋加速器,我們知道當電壓大時粒子被加速後的速度高但進入磁場區後的迴旋半徑變小(R=MV/BQ)所以粒子最終出去後的總加速次數變小,而小電壓對應的總加速次數大,這樣最終出來的速度還是一樣的
4. 高中物理,怎樣計算迴旋加速器最大速度謝謝
qvB=mv"2/r.....v=qBr/V,粒子出加速器時,圓周運動的半徑就是盒子半徑
5. 迴旋加速器所獲得的最大速度,如果是質子的話不可能超過
列式子
向心力=磁場力
可得到r=mv/qB
r為迴旋器的半徑。
質子質量為1,點和為一
可得 v=Br
6. 關於高考物理迴旋加速器的問題
嗯。我喜歡迴旋加速器咩哈哈~
現在開始:
首先他裡面說的Pi指的是圓周率π,下面我用π表示因為看著比較順眼
粒子在D形盒子里受到的只有磁場對它的作用力,即洛倫茲力,所以它做勻速圓周運動,由勻速圓周公式和牛頓第二定律得:qbB=mv²/r①,然後由前面圓周運動學的知識得:T=2πr/v,代入①可以得到T=2πm/qB。 第一個搞定。
第二個T磁=NT=BRm^2Pi/2U 這個因為我是高二學生所以沒有學過磁場周期,無能為力抱歉了啊。
在電場中運動可看作Vo=0的勻加速直線運動 這句。因為粒子是「飄」(書上寫的)進去的,所以一般認為初速度為0。在電場中,電場力對粒子做正功,好吧至於為什麼做正功因為他要加速啊。所以這個電場是按周期變化的,這個周期也就等於上面我給你解釋的那個周期這樣才能保證加速。有力給他做正功了它就加速了。
2Nd=(1/2)(Uq/dm)T電^2 這個。。我是高二生
T電=dBRm/U 這個好理解,其實我們解題的時候用的更多的是第一問里給你解答的那T=2πm/qB,我們在第一問裡面雖然算的是圓周運動的周期,但是這兩個周期是相等的。即:T圓周=T電。你想,電場周期只有和磁場周期保持一致才能保證每次粒子經過他的時候對粒子做正功才能加速,這個和上上一問又是聯系的。T電=dBRm/U 可以由T=2πm/qB以及動能定理推出來。
祝你聽懂。
7. 目前世界上迴旋加速器最大速度為多少
我是加速器專業的,一般沒有加速器能把粒子加速多少速度這種問題,很不科學。
因為能量提高到MeV量級,輕粒子的速度就接近光速了。重離子的話,GeV的能量速度也接近光速了。但非要說的話,只能說無限逼近光速,但永遠達到不了光速。
所以,一般只有問 加速器的能量能到多少。
目前最大的加速器是LHC,意思就是 「直線強子對撞機」。現在 出毛病了,還在修。
樓主有興趣的話,我可以推薦你幾本介紹加速器的書。 它的歷史,分類還是蠻有意思的。
8. 迴旋加速器中的粒子動能跟什麼物理量有關
加速度相關的物理量 作用力和反作用力 物體做曲線運動的條件 曲線運動中的速度方向 互成角度的兩個直線運動的合成 ...迴旋加速器的工作原理 感應電動勢的大小與磁通量變化的快慢有關
9. 在 物理 中迴旋加速器能夠使粒子的速度加到多大
理論上只要
迴旋加速器工先進
半徑夠大
粒子會被加速到光速。但超過光速後
粒子就物理量就變了需要用相對論來解釋了!
10. 迴旋加速器中出來的粒子速度和什麼有關
粒子的質量、電荷量,與加速電場的場強。磁場只改變速度方向。d形盒半徑決定的是粒子最大出射速度(不同粒子,最大速度不同)。