回旋加速器的原理及應(yīng)用

回旋加速器的原理及應(yīng)用指導(dǎo)教師：楊曉梅課題組長(zhǎng)：馬學(xué)利（12008243618）組員：楊云（12008243579）

班級(jí)：08級(jí)物理師范2班日期：2009年10月27日回旋加速器的發(fā)展史

1回旋加速器的發(fā)展史二回旋加速器的結(jié)構(gòu)及原理

1回旋加速器的結(jié)構(gòu)圖2回旋加速器的工作原理及相關(guān)計(jì)算

三

回旋加速器的應(yīng)用

1在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用2在科學(xué)方面的應(yīng)用

四心得體會(huì)

五參考文獻(xiàn)

六結(jié)束語(yǔ)目錄一：發(fā)展史勞倫斯(ErnestOrlandoLawrence)是美國(guó)著名物理學(xué)家、回旋加速器的發(fā)明者，1901年8月8日出生于美國(guó)達(dá)科他州南部的坎頓。

1930年，EarnestO.Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過(guò)高頻加速電場(chǎng)，直至達(dá)到高能量。1931年，他和他的學(xué)生利文斯頓（M.S.Livingston）一起，研制了世界上第一臺(tái)回旋加速器，這臺(tái)加速器的磁極直徑只有10cm，加速電壓為2kV，可加速氘離子達(dá)到80keV的能量，向人們證實(shí)了他們所提出的回旋加速器原理。EarnestO.Lawrence隨后，經(jīng)M.StanleyLivingston資助，建造了一臺(tái)25cm直徑的較大回旋加速器，其被加速粒子的能量可達(dá)到1MeV?；匦铀倨鞯墓廨x成就不僅在于它創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)人工加速帶電粒子的能量記錄，更重要的是它所展示的回旋共振加速方式奠定了人們研發(fā)各種高能粒子加速器的基礎(chǔ)。

30年代以來(lái)，回旋加速器的發(fā)展經(jīng)歷了二個(gè)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(jīng)典回旋加速器，其中最大的可生產(chǎn)44MeV的α粒子或22MeV的質(zhì)子。但由于相對(duì)論效應(yīng)所引起的矛盾和限制，經(jīng)典回旋加速器的能量難以超過(guò)每核子20多MeV的能量范圍。后來(lái)，人們基于1938年托馬斯（L.H.Thomas）提出的建議，發(fā)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過(guò)改變加速電壓的頻率，解決了相對(duì)論的影響。利用該加速器可使被加速粒子的能量達(dá)到700MeV。使用可變的頻率，回旋加速器不需要長(zhǎng)時(shí)間使用高電壓，世界第一臺(tái)回旋加速器

幾個(gè)周期后也同樣可獲得最大的能量。在同步回旋加速器中最典型的加速電壓是10kV，并且，可通過(guò)改變加速室的大小（如半徑、磁場(chǎng)），限制粒子的最大能量。

60年代后，在世界范圍掀起了研發(fā)等時(shí)性回旋加速器的高潮。等時(shí)性回旋加速器（Isochronouscyclotron）是由3個(gè)扇極組合（compact-pole3sector）的回旋加速器，能量可變，以第一和第三偕波模式對(duì)正離子進(jìn)行加速。

二：結(jié)構(gòu)及原理1：結(jié)構(gòu)圖檢測(cè)器是加速器中最重要的設(shè)備部件，它們用來(lái)觀測(cè)碰撞后的粒子和輻射。檢測(cè)器有許多類(lèi)型——從氣泡室、云室到固態(tài)電子檢測(cè)器。對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)室可能在加速器的不同部分放置多種檢測(cè)器。

（1）云室檢測(cè)器在室內(nèi)裝有飽和的水蒸氣。當(dāng)高能粒子通過(guò)水蒸氣時(shí)，水蒸汽會(huì)離子化，形成一個(gè)蹤跡，這與噴氣式飛機(jī)穿過(guò)云層時(shí)留下的蹤跡非常相像。在SLAC還有一種檢測(cè)器是SLAC大型檢測(cè)器（SLD）。

（2）SLD是一種多層檢測(cè)器。每層都能看到一個(gè)不同的事件，SLD是一種大型的桶形固態(tài)檢測(cè)器，豎起來(lái)時(shí)比四層樓還高，重量超過(guò)4000噸！

（3）頂點(diǎn)探測(cè)器——檢測(cè)粒子軌跡的位置

（4）漂移檢測(cè)器是加速器中最重要的設(shè)備部件，它們用來(lái)觀測(cè)碰撞后的粒子和輻射。

電源系統(tǒng)：粒子加速器需要使用大量電能。在有些地方會(huì)通過(guò)當(dāng)?shù)氐碾娏緛?lái)提供，有些加速器則在現(xiàn)場(chǎng)配備有發(fā)電機(jī)。銅管：粒子加速器的主要結(jié)構(gòu)是銅管。銅管內(nèi)部有強(qiáng)大真空，粒子通過(guò)該真空管道行進(jìn)。管是由銅制成的，奧特曼—粒子加速器世界上最大的加速器

2：工作原理回旋加速器是利用帶電粒子在電場(chǎng)中被加速、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不斷增大，而周期不變的特點(diǎn)，使粒子在磁場(chǎng)中每轉(zhuǎn)半周即能在電場(chǎng)中加速一次，從而使粒子獲得高速的裝置。

為了對(duì)帶電粒子進(jìn)行多次加速，同時(shí)考慮到占地面積的問(wèn)題，回旋加速器便應(yīng)運(yùn)而生?；匦铀倨魇抢么艌?chǎng)使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置。

在回旋加速器中心部位的離子源（IonSource）經(jīng)高壓電弧放電而使氣體電離發(fā)射出粒子束流，該粒子束流在稱(chēng)為Dees的半圓形電極盒（簡(jiǎn)稱(chēng)D型盒）中運(yùn)動(dòng)。D型盒與高頻振蕩電源相聯(lián)為加速粒子提供交變的電場(chǎng)。在磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的軌道中運(yùn)動(dòng)飛行被加速的粒子在近似于螺旋的軌道中運(yùn)動(dòng)飛行。在回旋加速器中心區(qū)域，