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回旋加速器哪个物理量影响最大速度

发布时间:2022-02-13 08:40:57

1. 回旋加速器能加的最大速度是多少为什么

早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次,因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。为此,象R. Wideröe等一些加速器的先驱者在20年代,就探索利用同一电压多次加速带电粒子,并成功地演示了用同一高频电压使钠和钾离子加速二次的直线装置,并指出重复利用这种方式,原则上可加速离子达到任意高的能量。但由于受到高频技术的限制,这样的装置太大,也太昂贵,也不适用于加速轻离子如质子、氘核等进行原子核研究,结果未能得到发展应用。 1930年,Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论,他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转,多次反复地通过高频加速电场,直至达到高能量。1931年,他和他的学生利文斯顿(M. S. Livingston)一起,研制了世界上第一台回旋加速器,这台加速器的磁极直径只有10cm,加速电压为2kV,可加速氘离子达到80keV的能量,向人们证实了他们所提出的回旋加速器原理。随后,经M. Stanley Livingston资助,建造了一台25cm直径的较大回旋加速器,其被加速粒子的能量可达到1MeV。回旋加速器的光辉成就不仅在于它创造了当时人工加速带电粒子的能量记录,更重要的是它所展示的回旋共振加速方式奠定了人们研发各种高能粒子加速器的基础。 30年代以来,回旋加速器的发展经历了二个重要的阶段。前20年,人们按照劳伦斯的原理建造了一批所谓经典回旋加速器,其中最大的可生产44MeV的α粒子或22MeV的质子。但由于相对论效应所引起的矛盾和限制,经典回旋加速器的能量难以超过每核子20多MeV的能量范围。后来,人们基于1938年托马斯(L. H. Thomas)提出的建议,发展了新型的回旋加速器。因此,在1945年研制的同步回旋加速器通过改变加速电压的频率,解决了相对论的影响。利用该加速器可使被加速粒子的能量达到700MeV。使用可变的频率,回旋加速器不需要长时间使用高电压,几个周期后也同样可获得最大的能量。在同步回旋加速器中最典型的加速电压是10kV,并且,可通过改变加速室的大小(如半径、磁场),限制粒子的最大能量。 60年代后,在世界范围掀起了研发等时性回旋加速器的高潮。等时性回旋加速器(Isochronous cyclotron)是由3个扇极组合(compact-pole 3 sector)的回旋加速器,能量可变,以第一和第三偕波模式对正离子进行加速。在第一偕波中,质子被加速到6 MeV~ 30 MeV, 氘核在12,5 MeV~25 MeV, α粒子在25 MeV~50 MeV, He3 +2离子在18 MeV ~62 MeV 。磁场的变化通过9对圆形的调节线圈来完成,磁场的梯度与半径的比率为(4,5 - 3,5)×10-3 T/cm。磁场方位角通过六对偕波线圈进行校正。RF系统由180°的两个Dee组成,其操作电压达到80kV,RF振荡器是一种典型的6级振荡器,其频率范围在8,5 - 19 MHz 。通常典型的离子源呈放射状,并且可以通过控制系统进行遥控,在中心区域有一个可以活动的狭缝进行相位调节和中心定位。使用非均匀电场的静电偏转仪(electrostatic deflector)和磁场屏蔽通道进行束流提取,在偏转仪上的最大电势可达到70 kV 。对30 MeV强度为15 mA质子在径向和轴向的发射度(Emittance)为16p mm.mrad 。能量扩散为0.6%,亮度高,在靶内的束流可达到几百mA。用不同的探针进行束流强度的测量,这些探针有普通TV的可视性探针;薄层扫描探针和非截断式(non-interceptive)束流诊断装置。系统对束流的敏感性为1mA ,飞行时间精确到0,2 ns 。束流可以传送到六个靶位,可完成100%的传送。该回旋加速器最早在1972年由INP建造,它可使质子加速达到1 MeV,束流强度为几百mA,主要用于回旋加速器系统(离子源、磁场等)的研究。 70年代以来,为了适应重离子物理研究的需要,成功地研制出了能加速周期表上全部元素的全离子、可变能量的等时性回旋加速器,使每台加速器的使用效益大大提高。此外,近年来还发展了超导磁体的等时性回旋加速器。超导技术的应用对减小加速器的尺寸、扩展能量范围和降低运行费用等方面为加速器的发展开辟新的领域。目前的同步加速器可以产生笔尖型(pencil-thin )的细小束流,其离子的能量可以达到天然辐射能的100,000倍。通过设计边缘磁场来改变每级加速管的离子轨道半径。最大的质子同步加速器是Main Ring(500GeV)和Tevatron(1TeV)在Fermi National Accelerator Laboratory Chicago ;较高级质子同步加速器的是在Geneva的 European Laboratory for Particle Physics (CERN)安装应用的SPS(Super Proton Synchrotron), 450 GeV。 劳伦斯(E.O.Lawrence,1901-1958)因此获得1939年诺贝尔物理学奖. 有关计算 字母介绍:周期T 频率f 电荷量q 磁场强度B 质量m 最大速度Vm 电压U 电场宽度d T=2Pim/Bq f=1/T 最大半径Rm=mVm/Bq 最大动能Ek=(1/2)mVm^2=(BqRm)^2/2m 离子每旋转一周增加的能量为2qU 提高到Ek时次数为N N=Ek/2qU=q(BRm)^2/4mU 在磁场运动时间为 T磁=NT=BRm^2Pi/2U 在电场中运动可看作Vo=0的匀加速直线运动 2Nd=(1/2)(Uq/dm)T电^2 T电=dBRm/U T总=T电+T磁=[BRm(d+PiRm)]/2U 为什么不能用超大型直线加速器? 答:直线加速不能做到。因为当电压过大时带电势差的板会被击穿 所以只能用小电压做加速电场,但回旋加速器相当于利用磁场的偏转作用多次用小电压加速 回旋加速器可以同时加速质量电量相同的正负离子么? 理论上是可以的,因为它们可以向两个方向运动,而且因为比荷相同,他们同时加速。又是空间结构的D型盒,不用担心碰撞。

2. 回旋加速器中 粒子的最大速度与什么有关

可根据公式:v=RqB/m
所以与比荷,回旋加速器的半径以及磁感应强度有关

3. 高中物理, 回旋加速器的最大动能为啥和加速电压无关呢不是有qU=1/2mv2的吗

因为电压将影响加速次数,现在我们设想一个最大半径固定的回旋加速器,我们知道当电压大时粒子被加速后的速度高但进入磁场区后的回旋半径变小(R=MV/BQ)所以粒子最终出去后的总加速次数变小,而小电压对应的总加速次数大,这样最终出来的速度还是一样的

4. 高中物理,怎样计算回旋加速器最大速度谢谢

qvB=mv"2/r.....v=qBr/V,粒子出加速器时,圆周运动的半径就是盒子半径

5. 回旋加速器所获得的最大速度,如果是质子的话不可能超过

列式子
向心力=磁场力
可得到r=mv/qB
r为回旋器的半径。

质子质量为1,点和为一
可得 v=Br

6. 关于高考物理回旋加速器的问题

嗯。我喜欢回旋加速器咩哈哈~
现在开始:
首先他里面说的Pi指的是圆周率π,下面我用π表示因为看着比较顺眼

粒子在D形盒子里受到的只有磁场对它的作用力,即洛伦兹力,所以它做匀速圆周运动,由匀速圆周公式和牛顿第二定律得:qbB=mv²/r①,然后由前面圆周运动学的知识得:T=2πr/v,代入①可以得到T=2πm/qB。 第一个搞定。

第二个T磁=NT=BRm^2Pi/2U 这个因为我是高二学生所以没有学过磁场周期,无能为力抱歉了啊。

在电场中运动可看作Vo=0的匀加速直线运动 这句。因为粒子是“飘”(书上写的)进去的,所以一般认为初速度为0。在电场中,电场力对粒子做正功,好吧至于为什么做正功因为他要加速啊。所以这个电场是按周期变化的,这个周期也就等于上面我给你解释的那个周期这样才能保证加速。有力给他做正功了它就加速了。

2Nd=(1/2)(Uq/dm)T电^2 这个。。我是高二生

T电=dBRm/U 这个好理解,其实我们解题的时候用的更多的是第一问里给你解答的那T=2πm/qB,我们在第一问里面虽然算的是圆周运动的周期,但是这两个周期是相等的。即:T圆周=T电。你想,电场周期只有和磁场周期保持一致才能保证每次粒子经过他的时候对粒子做正功才能加速,这个和上上一问又是联系的。T电=dBRm/U 可以由T=2πm/qB以及动能定理推出来。

祝你听懂。

7. 目前世界上回旋加速器最大速度为多少

我是加速器专业的,一般没有加速器能把粒子加速多少速度这种问题,很不科学。
因为能量提高到MeV量级,轻粒子的速度就接近光速了。重离子的话,GeV的能量速度也接近光速了。但非要说的话,只能说无限逼近光速,但永远达到不了光速。
所以,一般只有问 加速器的能量能到多少。
目前最大的加速器是LHC,意思就是 “直线强子对撞机”。现在 出毛病了,还在修。

楼主有兴趣的话,我可以推荐你几本介绍加速器的书。 它的历史,分类还是蛮有意思的。

8. 回旋加速器中的粒子动能跟什么物理量有关

加速度相关的物理量 作用力和反作用力 物体做曲线运动的条件 曲线运动中的速度方向 互成角度的两个直线运动的合成 ...回旋加速器的工作原理 感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关

9. 在 物理 中回旋加速器能够使粒子的速度加到多大

理论上只要
回旋加速器工先进
半径够大
粒子会被加速到光速。但超过光速后
粒子就物理量就变了需要用相对论来解释了!

10. 回旋加速器中出来的粒子速度和什么有关

粒子的质量、电荷量,与加速电场的场强。磁场只改变速度方向。d形盒半径决定的是粒子最大出射速度(不同粒子,最大速度不同)。

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