加速器原理及应用课件.ppt

1、3 May 20231指导教师：杨晓梅 制 作 者：张怀德 买芳 苏金龙班 级：07级物教（1）班日 期：2008年11月29日 1、静电加速器、静电加速器 2、直线加速器、直线加速器 3、回旋加速器、回旋加速器 4、质子加速器、质子加速器 5、电子感应加速、电子感应加速 6、同步回旋加速器、同步回旋加速器 7、对撞机、对撞机 8、环形加速器、环形加速器 带电粒子在直线中加速，运行到带电粒子在直线中加速，运行到 加速器的末端。较低能的加速器如：加速器的末端。较低能的加速器如：阴极射线管及阴极射线管及X光产生其，使用约数光产生其，使用约数 千伏特的直流电压差的一对电极板。千伏特的直流电压差的一对

2、电极板。较高能的加速较高能的加速器使用在直在线排器使用在直在线排列的电极板组合来列的电极板组合来提供加速电场。提供加速电场。当带点粒子接近当带点粒子接近其中一个电极时，其中一个电极时，电极板上带有相反电极板上带有相反电性的电荷吸引带电性的电荷吸引带电粒子。电粒子。回旋加速器是利用磁场使带电回旋加速器是利用磁场使带电 粒子作回旋运动，在运动中经高频电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。场反复加速的装置。它主要的结构是在磁场间的真空它主要的结构是在磁场间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒隔开相室内有两个半圆形的金属扁盒隔开相对放置，对放置，D形盒上加交变电压，其间隙形盒上加交变电压，其

3、间隙处产生交变电场。处产生交变电场。置于中心的粒子源产生带置于中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场速，电粒子射出来，受到电场速，在在D形盒内不受电场，仅受磁极形盒内不受电场，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动。场平面内作圆周运动。等时可变性回旋加速器图（正面）等时可变性回旋加速器图（正面）3 May 202313 等时可变性回旋加速器图（侧面）等时可变性回旋加速器图（侧面）3 May 202314 质子加速器原理一种加速器，包括多个加速单元，被设置来输送放射束，并且相邻的加速单元由耦合单元链接，该耦合单元被设置来决定在各个相邻的加速单元中的电场之

4、比，至少一个耦合单元在正比和负比之间切换。这种加速器通过加入一个负比在E电场中有效地插入一相位变化，这意味着放射束在随后的单元中将遇到一个反向电场，因而实际上被减速。结果，在早期的单元中可以产生放射束并对放射束聚束，同时以相对论性的能量加速，然后在后面的单元中放出能量，从而使放射束能量下降到例如100和300KeV之间。这样大小的能量可以和诊断X射线相比，其中具有骨结构的高得多的对比度。日本建设世界最打强度质子加速器日本建设世界最打强度质子加速器 在电磁铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流励磁电磁铁时，在环形室内就会感生出很强的、同心环状的有旋电场。用电子枪将电子注入环形室，电子在有旋

5、电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，沿圆形轨道运动。3 May 202317 同步回旋加速器原理同步回旋加速器原理l克服回旋加速器极限能量的限制而发展起来的加速器。由于相对论效应，随着速度增大，粒子的质量增大，使绕行半圈的时间变长，以致逐渐偏离了交变电场的加速状态，因而粒子的能量达到一定的限度，不能够再增大。3 May 202318o 技术上曾想过两种办法来解决。一种是使磁极外圈的磁场逐渐增强，抵消相对论效应的影响，另一种是调节加速电场的变化频率，使之适应相对论效应的影响。这两种方法都是为了使粒子在磁场中作圆周运动的频率与加速电场的变化频率维持同步。国内首台先进直线加国内首台先进直线加

6、速器精确治疗肿瘤速器精确治疗肿瘤3 May 202325 电子感应加速器的应用n电子感应加速器属于低能加速器，它主要的应用是使高能电子轰击金属靶上，通过轫致辐射产生射线，用于工业射线探伤和射线治疗癌症 3 May 202326 对撞机的应用高能加速器和高能粒子对撞机在对物质微观结构研究中有重要的应用，研究的物质结构越深入，所需要的能量也越高。它可以把微观物质如氢原子核(质子)和带电的基本粒子如电子等加速到很高的速度，使它们得到很高的能量，像炝弹一样进入所要研究的微观物质或粒子内部，或将这些微观物质轰击成碎片，以便研究其内部构造。3 May 2023293 May 202331 加速器的发展历史 7、美国劳伦斯国家实验室1954年建成的一台6.2GeV能量的弱聚焦质子同步加速器。8、1960年意大利科学家陶歇克首次提出了这项原理，并在意大利国家实验室建成了直径约1米的AdA对撞机，验证了原理，从此开辟了加速器发展的新纪元。