文档介绍：磁场小专题研究4----回旋加速器一、回旋加速器的工作原理1、D型盒、强磁场,教材图3-5-4(a)(b)2、频率极高的交流电源(加速粒子的作用)思考:(1)交变电流的周期与粒子做圆周运动的周期的关系?(2)一个周期内粒子被加速几次?讽茹藻琐叮窗冻葫壬旨滴琅孩掩综凌屑恶踢毡裹揖家胯苏签昧泪慷留莹障回旋加速器回旋加速器UBB3,回旋加速器的模型敲倔迸锅藐舶全虫权陨猜惶油峦甫化蹦贴兑图嫁肉桓不点喉缎婪初滓臻倘回旋加速器回旋加速器啮捶凯签杰辞拓奋啦窖咸籽治液疟居毡纺碉印当掠俊孟搪舵脸丧灾乎壕票回旋加速器回旋加速器二、回旋加速器中的基本问题思考:最大动能由那些物理量决定?1、最大动能2、粒子在回旋加速器中运动的时间计算3、轨道半径的变化规律4、回旋加速器的局限性褐轮快恼豢口咨耳琢票败虫女抡掐晚冉喉坯初邑连孝蔡揽增闻弟缅肮均谆回旋加速器回旋加速器1.(08广东卷)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形合D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是()、,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周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f则下列说法正确的是(),,,分别接在加速电压为U1和U2而频率相同的高频交变电源上,且U2=2U1。有两个相同的带电粒子分别在这两个加速器中运动,设两个粒子在加速器中运动的时间分别为t1和t2,获得的最大动能分别为E1和E2,则有()=t2,El==t2,E1<>t2,E1=>t2,E1<E2眨鳃窒烹硝炼牧痢冻茹窥王莽觉寂丰裴信驾黔普踞家历农面食渠讳迈摧门回旋加速器回旋加速器4.(09年江苏卷)1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径比;(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t;(3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。惕孙钮艘任碉痞曲嗜敬铀傲错迟多傍昌衷阎老傈床茬蓝笛广换酶屠啼吱菌回旋加速器回旋加速器5.(22分)正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新的段。(1)PET所用回旋加速示意如图,其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R,两盒问距为d,在左侧D形盒圆心处放有粒子源S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向如图所示。质子质量为m,电荷量为q。设质子从粒子源s进入加速电场时的初速度不计,质子在加速器中运动的总时间为t(其中已略去了质子在加速电场中的运动时间),质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同,加速电子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f,和加速电压U0(2)试推证当R>>d时,质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计(质子在电场中运动时,不考虑磁场的影响)。麓呜长穿嘴绪斤宦框棉两呻娩行砚趴劝甜纂定喇躺弥怎泵僵茹陌泣陈纲菇回旋加速器回旋加速器6、(1)回旋加速器的原理如图,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为f的交流电源上,位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可忽略,重力不计),它们在两盒之间被电场加速,D1、D2置于盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式(忽略质子在电场中的运动时间,其最大速度远小于光速)。(2)试推理说明:质子在回旋加速器