限制回旋加速器中粒子最大能量的几个因素

从回旋加速器的基本原理出发,分析了限制粒子最大能量的几个因素,即D形盒半径和磁感应强度大小、加速极板之间的间距和加速电压、狭义相对论效应导致的粒子质量变化.并通过实际加速器的数据,分析和比较了在这几个因素独立影响下,粒子最大能量的数量级.     

10 MeV质子等时性回旋加速器的设计研究

给出10MeV质子等时性回旋加速器的等时性磁场设计,中心区的设计以及加速后最终的束流品质,该加速器可作为正电子断层扫描装置的配套设备,用于生产中短寿命放射性同位素等.它沿半径方向只用一套线圈励磁,等时性磁场的建立完全由磁极形状决定.中心区的设计满足了轨道中心化的要求,并给出较大的横向和纵向接受度,以获得足够的束流强度. 经过172圈加速后,最终的束流品质满足要求.     

回旋加速器中的空间电荷效应和束晕

在考虑束团内粒子之间的空间电荷相互作用力的条件下,对日本理化研究所(RIKEN)现有的一台注入器(加速常数为K70的AVF型回旋加速器)中束团的演变过程进行了模拟计算.模拟结果表明,束团的形变、束晕现象同样发生在回旋加速器中,不过,其产生机制不同于直线加速器.它不是由共振和混沌引起,而是由于粒子的排斥运动和束团内粒子的涡流运动引起的.     

回旋加速器示教模型制作

加速器是研究高能物理,揭开原子核内幕的工具。统编教材高中物理第二册第三章第八节的回旋加速器就是其中的一种。为了使学生对回旋加速器的构造和工作原理有深刻的理解,结合物理教学,我们自行设计制作了一个回旋加速器示教模型。该模型能自动形象地说明回旋加速器中带电粒子被磁场回旋和在电场中多次加速的物理过程。在教学中收到了良好的效果。现将制作方法介绍如下: 一、带电粒子回旋轨道的制作 1.固定板:用一块65cm×42cm(尺寸大小也可不限)的木板。按图1锯成螺旋     

HIRFL中的束流纵向运动

 对兰州重离子加速器的两台等时性回旋加速器中的束流纵向运动作了简单分析,主要介绍两条束运线上的几台聚束器的物理设计。超低能束运线SFC轴向注入线上的两台聚束器采用了线性聚束器,并提出了用半频聚束来提高两台回旋加速器的纵向匹配效率的新方法。低能束运线(BL1)上的聚束器采用多工作模式以解决加速粒子和能量范围宽的问题。     

近代物理讲座 第六讲 加速器(Ⅱ)

4.直线加速器 直线加速器是最早发明的一种谐振式加速器.人们为了克服高压加速器所遇到的困难,探索了使粒子连续多次通过一个电压不很高的加速电场来获得高能量的方法.1924年Ising首先提出了可行的方案.1928年Widroe建成了第一个直线谐振加速器. 图10是早期直线加速器的工作原理图.沿着直线排列一些金属圆筒状电极(称为漂移管),奇数电极和偶数电极分别连接到高频电源的两个输出端上.当离子经过加速间隙a处时,间隙中的高频电场刚好是正电场,那么离子得到加速.如果离子进入漂移管后,高频电源正好转换极性(因为漂移管是金属制成的,在里面的电…     

高斯波束致微粒旋转的理论研究

基于偏振光波是左旋光子与右旋光子组成的, 从广义米理论出发, 得出了偏振高斯波束对球形粒子的辐射俘获力和力矩的表示式. 分析了微粒在圆偏振高斯波束照射时产生两种不同旋转的原因, 并结合光子的量子特性进行了解释. 对圆偏振高斯波束中粒子的两种力矩进行了数值模拟, 讨论了粒子半径、折射率、吸收系数和束腰半径对力矩及光致旋转的影响. 关键词： 光致旋转 力矩 高斯波束 光子     

例说力学的瞬时规律和过程规律

【例1】(2009年高考浙江理综卷第24题)某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛;比赛路径如图1所示.赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动到B后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C     

100MeV负氢回旋加速器高频冷模腔的理论与实验研究

在回旋加速器中,高频系统为带电粒子加速提供能量,高频谐振腔作为高频系统中的关键部件,它性能的好坏直接决定着粒子是否能够被加速,所以,高频谐振腔的设计非常关键.在100MeV负氢回旋加速器的设计中,在空间限制的同时,要求加速电压从中心区的60kV到出引区的120kV变化,这对谐振腔的设计提出了很高的要求.基于上述条件,本工作利用有限差分法的软件CST MICR0wAVESTUDIO设计的双内杆结构的44MHz高频谐振腔初步设计完成,根据初步设计的结论,加工与实际腔体尺寸1:1模型,模型高频参数测量的结果与CST MICROWAVE STuDIO的计算相吻合,结果是可信的.     

SFC新引出系统的物理设计研究

兰州重离子加速器(HIRFL)是一个回旋加速器组合系统. 它的注入器是K=69的扇聚焦回旋加速器.在十多年运行过程中, 曾做过两次较大的改进, 使加速的束流种类及流强都有了显著的改善.但由于SFC的引出效率比较低, 只有30%左右, 一方面损失了大量束流, 另一方面许多束流损失在引出静电偏转板上, 造成了大量出气, 破坏了真空, 难以维持长期大束流运行. 文章重新对SFC引出系统进行了物理设计研究, 在真实磁场的基础上做了大量计算工作, 得到了一个新的引出 系统方案.     

人造卫星调速增量分析

发射同步卫星需要进行轨道转换，转轨时要改变卫星的速度，而燃料消耗与调速增量Ｖ有关．本文导出了几种转轨形式所需的Ｖ的公式，并用数据进行比较，得出结论：如卫星起始时作圆运动，经半椭圆轨道转换所需的Ｖ最小；由地面垂直发射而使卫星进入椭圆轨道，入轨前卫星的速度应为零或尽可能小；转轨前后的速度间的夹角越小越好．     

基于Geant4的回旋加速器束流动力学计算

针对回旋加速器的束流动力学设计,基于Geant4模拟研究,提供一种可行的数值模拟方法。通过电磁场仿真软件Opera建立相应的电磁场数据导入到Geant4中进行插值计算,利用Geant4自带的电磁场微分方程与微分方程求解器计算粒子的平衡轨道,振荡频率以及加速轨道。其结果表明:对于横向运动而言,Geant4的计算结果与传统数值方法计算结果趋于一致;对于轴向运动而言,由于磁场插值方法的差异性,二者有一定的区别,对于在加速过程中的非平衡粒子,其能量变化围绕平衡粒子振荡。对于束损,通过限制粒子的运动时间,轴向位移加快计算效率,加入电极碰撞的判定使模拟更趋近实际情况。     

最终速度与加速电压有关吗

 回旋加速器是现代物理实验室重要的实验设备之一,各种版本高中物理教材的磁场部分通常把回旋加速器单列一节。不少人在进行这一节教学后认为:由于洛伦兹力对带电粒子不做功,只有电场力做功;所以加速效果取决于D型盒之间的电压和加速次数,而与磁场的磁感应强度及D型盒半径大小无关。但是,这个结论是不正确的,具体分析如下。设粒子带电量为q、质量为m、最终离开D型盒的速度为vm,D型盒之间的电压为U,加速次数为n,由动能定理得nqU=(1/2)mv2m,即vm=2nqU/m。     

加速器的应用

 粒子加速器是用人工方法产生快速带电粒子束的装置。它利用电磁场将带电粒子束(如电子、正电子、质子等)加速到很高的能量,所以称为加速器。在加速器家族中,各成员的个头和能量千差万别。苗条的小妹妹有一张桌面就能蹲下了,而那些巨人则远比我们在图画或动画片中看到的巨人要大。举例来说,目前在法国、瑞士边界处运行的一台加速器(LEP),它的粒子运行轨道就有27公里长。     

从“ 两个半径的大小关系”入手分析 带电粒子在圆形磁场中的运动

带电粒子在磁场中的运动涉及到的物理知识和方法较多, 学生在运动情境的再现和几何关系的寻找上 更是感到非常困难. 这其中尤其以圆形磁场中的运动问题较难, 涉及到两个圆及圆与边的复杂的关系, 对粒子运动 的约束条件较为隐蔽, 此类问题学生感到无从下手. 本文从圆形磁场区域半径R和带电粒子轨迹半径r的大小关系 入手, 详细梳理了粒子在圆形磁场区域中运动的特点, 并在解决两个难解例题中加以了应用     

神龙二号加速器及其关键技术北大核心CSCD

神龙二号加速器是一台以M H z 猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器.该加速器输出的三脉冲电子束,相邻两脉冲间最小时间间隔300 n s ,而且可调,每个脉冲电子束的电子能量1 8 -20 M e V 、束流强度大于等于2 k A .当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时,可产生三个强X 光脉冲,X 光斑点尺寸小于等于2 m m （ F W H M ）,距靶1 m 处照射量大于等于7 . 7 4 × 1 0^- 2C /k g （ 0 0 R ）.该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等.     

HIRFL改造中的加速器物理问题

从加速器运行的角度对兰州重离子加速器 HIRFL建成以来所存在的问题进行了总结 ,结合放射束物理和冷却储存环 CSR对 HIRFL的新要求 ,从加速器的物理设计方面提出了一些改进方案 .主要问题有 :超低能束流传输的空间电荷效应的影响 ,扇聚焦回旋加速器 SFC高频加速电压不对称对束流轨道的影响 ,用半频聚束的方式补偿两台回旋加速器的纵向不匹配 ,前束线上聚束器的工作模式的选取 ,强杂散磁场对超低能和低能束流传输的影响 ,分离扇回旋加速器 SSC注入区过垫补磁场对注入束流轨道的影响 ,SFC和 SSC的单圈引出 ,重离子通过剥离膜后的束流损失和束流品质的变坏等.From the viewpoints of the HIRFL operation and the new requirements to HIRFL by the study of radioactive beam physics and CSR project, the HIRFL upgrading program has been proposed after studying the existing problems found during the operation and new problems when increasing the beam intensιty and ion variety. The accelerator physics problems of the upgrading program were discussed here, which include the space charge effect on the very low energy beam line...     

HIRFL改造中的加速器物理问题

从加速器运行的角度对兰州重离子加速器 HIRFL建成以来所存在的问题进行了总结 ,结合放射束物理和冷却储存环 CSR对 HIRFL的新要求 ,从加速器的物理设计方面提出了一些改进方案 .主要问题有 :超低能束流传输的空间电荷效应的影响 ,扇聚焦回旋加速器 SFC高频加速电压不对称对束流轨道的影响 ,用半频聚束的方式补偿两台回旋加速器的纵向不匹配 ,前束线上聚束器的工作模式的选取 ,强杂散磁场对超低能和低能束流传输的影响 ,分离扇回旋加速器 SSC注入区过垫补磁场对注入束流轨道的影响 ,SFC和 SSC的单圈引出 ,重离子通过剥离膜后的束流损失和束流品质的变坏等.From the viewpoints of the HIRFL operation and the new requirements to HIRFL by the study of radioactive beam physics and CSR project, the HIRFL upgrading program has been proposed after studying the existing problems found during the operation and new problems when increasing the beam intensιty and ion variety. The accelerator physics problems of the upgrading program were discussed here, which include the space charge effect on the very low energy beam line...     

谈回旋加速器中带电粒子在磁场中运动轨迹的间距问题

我们都知道回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,带电粒子在两个D型盒间的交变电场中做加速运动,在D型盒中的匀强磁场中做匀速圆周运动,各种教材都给出了带电粒子在回旋加速器中运动的图示.笔者研究了各种教材中所画的图示(图1).发     

一个典型的力学考题引发的思考

1 一个典型的教学问题 笔者所在的学校是一所国家示范性高中、县级重点中学.高二的一次考试中,一道计算题考查了"一个物体在竖直的圆形轨道内做圆周运动,恰好能到达最高点"的知识.这是高一的内容,我们熟知最高点的临界速度应为gR,其中g为重力加速度,R为圆周运动的半径.但答题的结果显示91.7%的学生认为最高点的临界速度应为零.这样典型的知识,在高一时应非常熟练,但答错率之高,令人深思.