加速器原理課件：第一章 緒論

1、加速器原理課程內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容主要有粒子源、帶電粒子束的傳輸、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)以及各種類型加速器原理和特性。通過本課程的學(xué)習(xí)，懂得加速器中主要類型離子源的原理和產(chǎn)生技術(shù)，掌握各種束流光學(xué)元件工作原理，深入了解各類加速器的概念、原理、它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要應(yīng)用以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系與共同規(guī)律，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)加速器的其它課程或從事加速器有關(guān)領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。 教學(xué)進(jìn)度安排第一章 緒論 2 學(xué)時(shí)第二章 帶電粒子的產(chǎn)生 2 學(xué)時(shí)第三章 倍壓加速器 4 學(xué)時(shí)第四章 靜電加速器 6 學(xué)時(shí)第五章 回旋加速器 6 學(xué)時(shí)第六章 自動(dòng)穩(wěn)相準(zhǔn)共振加速器基礎(chǔ) 2 學(xué)時(shí)第七章 環(huán)型準(zhǔn)共振加速器 4 學(xué)時(shí)第八章 直線型

2、準(zhǔn)共振加速器 4 學(xué)時(shí)第九章 重離子加速器 1 學(xué)時(shí)第十章 加速器的應(yīng)用和展望 1 學(xué)時(shí)參考書籍桂偉燮等，粒子加速器原理，1984，原子能出版社桂偉燮，荷電粒子加速器原理，1994，清華大學(xué)出版社陳佳洱，加速器物理基礎(chǔ)，1993，原子能出版社張華順，離子源和大功率中心束源，1987，原子能出版社徐建銘，加速器原理，1981，科學(xué)出版社葉銘漢，靜電加速器，1965，科學(xué)出版社AP班福德，帶電粒子束的輸運(yùn)，1984，原子能出版社考核方式每章布置適量作業(yè)，占25%；考勤，占5；期末閉卷考試，占70%。第一章 緒 論一、帶電粒子加速器概述二、帶電粒子加速器的發(fā)展簡史 三、帶電粒子加速器的束流性能四、帶

3、電粒子在恒定電磁場中的運(yùn)動(dòng)五、粒子參數(shù)的相對(duì)論表達(dá)式六、電磁學(xué)的單位制一、帶電粒子加速器概述帶電粒子加速器：用人工方法借助于各種不同形態(tài)的電場， 將各種不同種類的帶電粒子加速到較高能量的電磁裝置?；窘M成二、帶電粒子加速器的發(fā)展簡史1 發(fā)展概況 人類第一臺(tái)加速器于1932年問世高壓倍壓加速器 各類電場都被人們?cè)噲D用以加速帶電粒子 現(xiàn)有加速器約三十種，過萬臺(tái) 加速器能量提高了7個(gè)數(shù)量級(jí)700keV 7TeVLHC （歐洲核子研究中心CERN）LHC安裝在周長27 公里的LEP的隧道；圖中看到的是LHC 弧區(qū)的超導(dǎo)磁鐵；全環(huán)共1232 塊超導(dǎo)偏轉(zhuǎn)磁鐵、392 塊超導(dǎo)四極磁鐵以及許多其他磁鐵和設(shè)備；

4、LHC可以把質(zhì)子束加速到7TeV。7 TeV0.7 MeV列文斯登圖2 帶電粒子加速器發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力 人類對(duì)科學(xué)探索的不斷追求 組成世界的最小單位？ 相互用什么力聯(lián)系在一起？ 人類生產(chǎn)活動(dòng)（包括經(jīng)濟(jì)，衛(wèi)生，環(huán)保，軍事等）的強(qiáng)烈 需求三種類型：高壓型 諧振型 感應(yīng)型三個(gè)里程碑：自動(dòng)穩(wěn)相原理 強(qiáng)聚焦原理 對(duì)撞機(jī)三、帶電粒子加速器的束流性能(1) 粒子品種(2) 能量 單位： e=1.610-19庫倫， 1MeV=1.610-13 焦耳 低能、中能、高能的分界： 100MeV 1GeV(3) 束流強(qiáng)度及時(shí)間特性(4) 束流品質(zhì)：能散度 發(fā)射度和亮度發(fā)射度束流相面積大小S定義為發(fā)射度E，在實(shí)用上，令規(guī)

5、一化發(fā)射度 （moc為不變量，扣除）： 亮度 規(guī)一化亮度四、帶電粒子在恒定電磁場中的運(yùn)動(dòng)靜電場：恒定磁場：五、粒子參數(shù)的相對(duì)論表達(dá)式（1）相對(duì)速度、質(zhì)量和能量 相應(yīng)的粒子靜止能量0和運(yùn)動(dòng)時(shí)總能量為： 粒子的動(dòng)能為：（2）動(dòng)量和磁剛度磁剛度G（3）動(dòng)量、磁剛度和能量的關(guān)系 或改寫成 如果能量用兆電子伏為單位，磁剛度用特斯拉米為單位，上式可轉(zhuǎn)換為（4）粒子回旋頻率六、電磁學(xué)的單位制 絕對(duì)靜電單位制 CGSE絕對(duì)靜磁單位制 CGSM高斯制CGS 有理化的絕對(duì)實(shí)用單位制MKSA： 米，公斤，秒，安培，庫侖，伏特，法拉，歐姆， 韋伯，亨利，伏/米，韋伯/米2 真空介電常數(shù)： 法拉/米 真空磁導(dǎo)率： 亨/米 電子電荷： e =1.610-19 庫倫 電子的靜止能量： MeV 質(zhì)子的靜止能量： MeV （m=1.0072766） m=1 的靜止能