高二物理题

何谓"回旋加速器"?有哪些用处?

　　最常见的加速器就是电子枪，常用于阴极射线管中。用单个电子枪需要很高的电压才能使粒子速度达到要求。然而用电子枪排成队列井使粒子依次通过，则只需要不高的电压。这时粒子通过一个电子枪就获得一份能量。 这种由电子枪阵列组成的装置叫线性加速器。可以想象得到线性加速器是相当长的。 　　而回旋加速器只用一个电子枪，但使带电粒子一次又一次地通过它。最简单的回旋加速器由两个D形的铜质腔组成。一个高频振荡器跨接于两个腔之间。 显然，只有两个腔之间的空隙中才存在电场，带电粒子也只有通过空隙时才获得能量。两个腔被密封在真空室中，以减小与空气分子碰撞而引起的能量损失。整个装置被放在均匀磁场中。 　　当电荷被...全部

  　　最常见的加速器就是电子枪，常用于阴极射线管中。用单个电子枪需要很高的电压才能使粒子速度达到要求。然而用电子枪排成队列井使粒子依次通过，则只需要不高的电压。这时粒子通过一个电子枪就获得一份能量。
  这种由电子枪阵列组成的装置叫线性加速器。可以想象得到线性加速器是相当长的。 　　而回旋加速器只用一个电子枪，但使带电粒子一次又一次地通过它。最简单的回旋加速器由两个D形的铜质腔组成。一个高频振荡器跨接于两个腔之间。
  显然，只有两个腔之间的空隙中才存在电场，带电粒子也只有通过空隙时才获得能量。两个腔被密封在真空室中，以减小与空气分子碰撞而引起的能量损失。整个装置被放在均匀磁场中。 　　当电荷被空隙中的电场加速进入某一个D形腔时，加速过程开始，一旦电荷进入该腔，将沿半圆形路径运动。
  腔中没有电场，所以带电粒子速度保持不变。如果振荡器的频率与回旋频率相同，那么，带电粒子到达空隙的时候外加电压极性正好改变，空隙中的电场方向随之改变，使粒子得到加速又进入另一D形腔，这时粒子运动的半径也就大了一些。
  这样，粒子每次通过空隙都获得一些动能，从而进入更大半径的运动轨道。这一过程一直重复到粒子从D形腔的边界射出。带电粒子的动能与D形腔的半径有关。当磁通密度给定时，带电粒子的动能只能靠腔半径的增大而增大。
  但增大腔的半径，回旋加速器中电磁铁的体积和成本都要增加。 　　为了限制成本，可同时调整振荡器的频率和磁通密度使带电粒子的轨道半径达到要求，这样的设计允许使用环形电磁铁，就能节省一笔巨大的开支。
   　　回旋加速器是一种粒子沿圆弧轨道运动的谐振加速器，离子在恒定的强磁场中，被固定频率的高频电场多次加速，获得足够高的能量。1930年，劳伦斯提出了回旋加速器的工作原理，1932年，第一台直径为27厘米的回旋回速器投入运行，它能将质子加速到1兆电子伏。
  
  带电粒子加速器自30年代问世以来，主要是朝更高能量的方向发展。在这个过程中，任何一种加速器都经过了发生、发展和加速能力或经济效益受到限制的三个阶段。 　　主要是将离子加速后，用在核物理研究上，小功率的也用在医学上。收起