在实际磁场中带电粒子径迹的模拟

本文介绍了在前冲谱仪中考虑实际磁场分布模拟带电粒子径迹的一种方法.从罗伦兹方程出发对实际磁场采用数值积分,得到动量精度为0.1%的带电粒子的模拟径迹.     

带电粒子在磁镜中运动的模拟

通过构造一个磁约束磁场来研究带电粒子在该磁场中的运动.通过理论分析和数值计算模拟了磁镜中带电粒子的运动,并将计算结果可视化.     

固体径迹探测器在科学技术中的应用

一、引 言 固体径迹探测器是六十年代初发展起来的一种原子核径迹探测器,使用的材料是各种绝缘固体如云母、矿物、玻璃和塑料(聚碳酸醋、硝酸纤维、醋酸纤维等),可探测的粒子为各种重带电粒子如质子、a粒子、重离子和裂变碎片等.当具有一定能量的重带电粒子射入固体径迹探测器中时,在它们经过的路径上产生直线形辐射损伤径迹,径迹直径约几十埃.当把带有这种辐射损伤径迹的材料放入强酸或强碱溶液中时,重带电粒子径迹由于优先蚀刻作用而被显影和放大.蚀刻前的辐射损伤径迹可用电子显微镜观察,蚀刻后的径迹用光学显微镜就可看到.固体径迹探测…     

带电粒子在磁场中运动规律的可视化研究

针对带电粒子在磁场中的运动规律比较抽象、不容易被学生理解的问题,本文建立了带电粒子在磁场中的运动方程,利用Matlab强大的绘图功能,模拟仿真了带电粒子在磁场中的运动情况,形象地展示了带电粒子在均匀磁场和非均匀磁场中的运动轨迹,帮助学生直观地理解运动规律。仿真条件的多样性,为进一步演示和深入研究带电粒子在不同条件下的运动规律创造了条件,同时,通过数值求解微分方程法,解决了更为复杂的实际问题。通过对磁场的可视化研究,有助于触发学生的想象力,引导学生深入探究物理规律,提高课堂教学效果。     

利用洛伦兹力演示器探究带电粒子在电场及磁场中的运动

洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力,比较抽象,学生无法直接观察,针对该问题,采用了J2433-1型洛伦兹力演示器来探究带电粒子在电场和磁场中的运动,并测量了电子的比荷,该方法可在三维空间观察电子运动的径迹,通过宏观现象认识了微观本质.     

带电粒子在磁镜中的重力漂移运动模拟研究

基于电磁学基本原理讨论了由两个相互平行的载流圆环构造的简单磁镜场的场分布以及均匀磁场中粒子运动的磁通量守恒量关系式.通过理论分析和数值模拟研究了在弱非均匀磁镜场中带电粒子的重力漂移运动,并运用重力漂移速度公式验证模拟结果,二者符合得较好,结果表明弱磁场下带电粒子所受重力会破坏带电粒子在磁镜场中运动的磁通量守恒关系.     

氯化银晶体径迹探测器

六十年代初期,蔡尔兹等人[1]发现在透明氯化银单晶片中重带电粒子可以产生能在显微镜下观察的径迹,此径迹是沿粒子在单晶体内的路径形成潜影,经显影处理后沉淀出银颗粒而显现的.由于它用干法显影,并具有对带电粒子灵敏,对r射线不灵敏和空间分辨率高等特性,所以在生命科学和核物理学等方面得到了应用. 一、径迹的形成1.记录带电粒子的灵敏度 纯氯化银单晶对带电粒子毫不灵敏,只有掺入一定杂质后才对带电粒子灵敏,灵敏度与所掺杂质的种类和数量有关.根据现有资料,认为掺入5000ppm(按重量)镉离子的氯化银单晶片最为灵敏,它对质子的灵敏阈约为30…     

利用虚光子散射对回旋脉塞自发辐射的分析

利用电磁场变换分析了带电粒子在磁场中的螺旋运动,基于康普顿散射理论和多普勒公式分析了虚光子与带电粒子的康普顿散射,并推导了在磁场中做螺旋运动的带电粒子的自发辐射波长公式.结果表明,当带电粒子在回旋脉塞的磁场中作螺旋运动时,在粒子静止系中可以观察到运动的周期性变化电场和磁场,即运动的虚光子.通过与带电粒子发生康普顿散射,虚光子能够转化为实光子辐射出去.     

核微孔膜的制备及其研制设想

前言人们很早就在天然云母上发现了记录放射性矿物中裂变碎片和宇宙射线中高能带电粒子的径迹。不同能量和种类的带电粒子和裂变碎片打在云母、玻璃和有机聚合物等绝缘材料上,只要“离子”或“碎片”的能量大于这种绝缘材料的记录阈,它都能产生一个可记录的径迹。这种径迹通过不同的化学蚀刻条件就可以形成可观察的核径迹,它为研究重离子核物理提供测量反应出射道的带电粒子、裂变碎片的能量、质量和产额方面的信息。这就是50年代发展起来的固体核径迹探。     

带电粒子在交变电场和磁场中运动归类赏析

最近几年有关带电粒子在交变电场和磁场运动的试题在各地模拟考试题中时有出现;而测验的结果往往是学生的得分率很低,成为教学中的一个新的难点.原因是多方面的的,一是学生遇到这部分题目少,见到这种题就怕;二是学生未能深入掌握带电粒子在交变电场和磁场中运动的命题特点,而教     

BESⅢ主漂移室径迹的外推和径迹匹配

BESⅢ主漂移室重建径迹的外推算法采用面向对象的设计方法, 利用GEANT4部分代码开发实现, 它提供主漂移室带电径迹外推到外部其他子探测器上的预期径迹信息. 该算法的外推过程考虑了带电径迹在磁场中的偏转以及与探测器物质相互作用造成的电离能损, 并为径迹参数计算考虑了库仑多次散射效应影响在内的参数误差矩阵. 经检查, 主漂移室径迹的外推结果和完全模拟结果一致, 并且径迹外推的结果能够成功用于各个子探测器测量径迹间的匹配, 这些工作为分析实验数据作了必要的准备, 能够满足BESⅢ实验的使用要求.     

扩散型云雾室的制作及使用示例

C.T.R.威尔逊制作的膨胀型云雾室是世界上最早的带电粒子径迹探测器之一,但其具有灵敏时间短、不能连续工作的缺陷.而扩散型云雾室可以连续工作,它通过热端将酒精加热转化为蒸气,酒精蒸气扩散到冷端后冷却形成过饱和蒸气,从而使得通过过饱和蒸气的带电粒子径迹可以在强光照射下被观察到.本工作根据其工作原理设计并制作了扩散型云雾室,在云室内部无放射源的情况下观察到了质子、β射线和宇宙射线的径迹;在放置一般烟雾报警器的~(241)Amα放射源的情况下,观察到了α粒子径迹.根据拍摄到的视频以及测量的几何数据,估计了该~(241)Am放射源的放射性活度.     

例析有界磁场中的对称特性

带电粒子在有界匀强磁场中的运动是高中物理的难点,也是历年高考的重点和热点.带电粒子在磁场中的运动轨迹是圆周(或圆弧).圆是中心对称图形,因而,充分利用带电粒子运动轨迹的对称性解决此类问题,往往会收到事半功倍的效果.现将带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动的对称特性总结     

带电粒子在交变磁场中运动问题的分析策略

在解析带电粒子在交变磁场中运动的对称性和周期性特点的基础上,以2014年的两道高考题为例,阐述带电粒子在交变磁场中运动问题的分析思路.     

固体核径迹探测器

绝缘固体具有记录核粒子径迹的能力,这是在1959年前后发现的.1958年在氟化锂单晶体中,用光学显微镜观察到铀裂变碎片的化学蚀刻径迹.第二年在薄云母中,用电子显微镜直接观察到裂变碎片径迹.接着,相继在玻璃和有机聚合物中,发现带电粒子能产生径迹.此后又发现更多的绝缘物质能记录粒子径迹.就是这样,产生了固体径迹探测器和径迹蚀刻技术[1-3].十多年来,固体径迹探测器和径迹蚀刻技术的发展,已导致它可能和已经在很多方面的应用.这此应用场合包括宇宙射线物理、天体物理、核物理、地球物理、地质学、考古学、地球化学、中子剂量和反应堆物理等…     

2009年全国各地高考试题赏析——带电粒子在磁场中运动问题

带电粒子在磁场中的运动是历年高考中的重点内容之一.在2009年的全国各地高考试卷中,涉及带电粒子在磁场中运动的问题很多,题型新颖,构思巧妙、灵活,题材也较丰富,并且以计算题为主.纵观这类题目,所涉及的情景基本相同,都是带电粒子在洛仑兹力作用下在磁场中做匀速圆周运动,但题目往往拟定不同的题设条件,从多角度提出问题,多层次考查知识和能力.     

带电粒子在磁场中运动的几个特征及应用

对带电粒子在磁场中的运动问题,学生对直接用公式解题,一般尚能应付. 但对于较复杂的问题,往往显得办法不多,束手无策.本文介绍几个有关特征,供学生解题时应用.1 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的几个基本特征     

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讨论了静态非均匀磁场中的磁场旋度对带电粒子引导中心漂移的影响。运用三维矢量分析的方法,将带电粒子垂直于磁场运动所引起的磁场漂移分为两项,分别由磁场的曲率和磁场的旋度决定。给出了螺旋状环形磁场中由磁场旋度引起的磁场漂移的近似表达式,讨论了该漂移成分对于该磁场中通行粒子轨道和捕获粒子轨道的可能影响。结果表明,带电粒子垂直于磁场运动所引起的磁场漂移主要由磁场的曲率决定,而磁场旋度对该漂移的影响比较微弱。     

磁场旋度对磁场漂移的影响

讨论了静态非均匀磁场中的磁场旋度对带电粒子引导中心漂移的影响。运用三维矢量分析的方法,将带电粒子垂直于磁场运动所引起的磁场漂移分为两项,分别由磁场的曲率和磁场的旋度决定。给出了螺旋状环形磁场中由磁场旋度引起的磁场漂移的近似表达式,讨论了该漂移成分对于该磁场中通行粒子轨道和捕获粒子轨道的可能影响。结果表明,带电粒子垂直于磁场运动所引起的磁场漂移主要由磁场的曲率决定,而磁场旋度对该漂移的影响比较微弱。     

带电粒子在地磁场中的运动及Mathematica数值模拟

基于单粒子轨道模型和地磁场偶极子模型,考虑相对论效应,对近地球区域磁场中运动的带电粒子轨迹使用Mathematica软件中六阶龙格—库塔算法进行数值计算和模拟,并对极光现象的产生进行了解释,同时讨论了带电粒子在地磁场中运动的引导中心近似.结果表明：1)从地球北极方向观察,被地球磁场捕获的质子沿顺时针方向漂移,电子沿逆时针方向漂移;2)粒子各个分运动的运动周期数值模拟结果与文献中理论值非常吻合;3)从(4R_e,0,0)入射的粒子投掷角小于7.38°时,带电粒子将会与地球表面大气层碰撞而沉降,存在产生极光现象的可能.大于7.38°时,粒子将会被束缚在地磁场中,形成辐射带;4)其他条件相同时,带电粒子投掷点距离地球越远,其漂移速度越大;投掷角越大,其漂移速度也越大;5)对于能量较低的粒子,一阶近似下引导中心轨迹能很好地代表粒子实际运动轨迹.