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     

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。     

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,     

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.     

“五何”问题设计理论在物理教学实践中的应用——以“回旋加速器”一课为例

以"回旋加速器"一课的教学实践为例,阐述了"五何"问题设计理论在物理教学中的应用.     

迥旋加速器离子束的脈冲调制

使用回旋加速器离子束的脉冲调制,可以扩大加速器的物理应用范围。最早在回旋加速器上离子束的脉冲调制是采用脉冲调制D形盒电压的方法,这种调制只能用于较长的脉冲宽度、较低的重复频率。以后,采用了脉冲调制离子源电弧和调制D形盒高频电压相结合的方法,成为到目前为止回旋加速器离子束脉冲调制的常用方法。在我国1.2米回旋加速器上采用了这种方法。在靶上得到的离子束宽度可以达到～1—2微秒,重复频率～0.2—1000周。下面我们将这部分工作作一简单介绍。     

普物教材中的一个插图

目前我国《普通物理学》教材的几个通用版本[1],[2],[3],[4],在阐述回旋加速器时所用插图,都是把带电粒子在两个D形电极内加速回旋时的两相邻圆轨道半径增量△R,看成是恒量而绘制的.其实粒子圆轨道半径的增量△R不是恒量,而是随着粒子加速次数n的增加而递减的变量.因此它的加速运行轨道应如图所示. 设一质量为m的粒子,经第n次加速后的回旋半径和速度分别为Rn和vn,则两相邻圆轨道的半径增量△R应为式中B为回旋加速器给定的磁感强度,e为粒子电量.显然,(1)式右端的分子,正是粒子经第n次加速后的动量变化.它应为 th(。一,.l)。F’t。 (2式中…     

回旋加速器

1.引论今年“七、一”人民日报宣布我国第一个回旋加速器在苏联无私的帮助下已经建成了,它给我国原子能研究事业提供了一个有力的工具。在党的社会主义建设总路线的光辉照耀下,我国原子能研究事业将一定能多、快、好、省地大力向前跃进。回旋加速器能加速自氢至氖的一切元素的原子核,研究带电粒子与物质冲击的核反应,提供单色快中子源,硬γ射线源,利用强离子束获得部分极化中子流,利用飞行时间法研究中子能谱,利用闪烁离子束研究慢中子与各种物质的作用,还能制造强放射性的各种同位素。     

回旋加速器虚拟样机技术进展

基于缩短开发周期、降低物理样机成本及实现创新设计的目的, 虚拟样机(VP)技术被用于低能回旋加速器的设计中. 本文介绍了华中科技大学在回旋加速器VP技术研究上的进展. 提出了面向多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机开发思路, 描述了基于Python脚本语言混合编程技术的VP集成平台. 在该平台下, 通过多个设计组件的支持与协作, 可实现对主磁铁、高频腔和中心区等关键部件及回旋加速器整机的优化设计.     

回旋加速器虚拟样机技术进展

基于缩短开发周期、降低物理样机成本及实现创新设计的目的,虚拟样机(VP)技术被用于低能回旋加速器的设计中.本文介绍了华中科技大学在回旋加速器VP技术研究上的进展.提出了面向多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机开发思路,描述了基于Python脚本语言混合编程技术的VP集成平台.在该平台下,通过多个设计组件的支持与协作,可实现对主磁铁、高频腔和中心区等关键部件及回旋加速器整机的优化设计.     

用于质子治癌的室内直线加速器

<正>质子和离子治疗对于许多癌症,如身体深部的肿瘤,是优选的治疗方法。世界上提供这种治疗的约100台设备,都使用回旋加速器或同步回旋加速器将带电粒子加速到所需的能量。与这些圆形的机器相比,直线加速器(linacs)在治疗上具有一定的优势,但是除了一些设计上的困难之外,因体积庞大而很难安装在医院里。西欧核子中心(CERN)的Stefano Benedetti和他的同事们设计了第一台全直线的加速器,克服了体积     

麦克米伦（McMillan．Edwin Mattison，1907-1991）美国物理学家（Physicist．America）

20世纪40年代，建成的回旋加速器已很大，粒子被加速到很高的速度，相对论质量增加很显著。质量增加会引起速度减慢，并使粒子和原先加速它的作用不能同步。这样，带电粒子上所得到的能量就不能超过某个上限。麦克米伦等人在1945年提出了一种对付这种质量增加的有效方法，以使加速粒子的周期性电场和粒子运动保持同步，这便导致了同步回旋加速器的出现。     

兰州的重离子物理研究

七十年代初,位于甘肃兰州的中国科学院近代物理研究所把原有的一台加速轻离子的经典回旋加速器改装成重离子加速器。1973年,在进行了一系列初步实验后,加速器投入正常运行。十年来在重离子物理的各个方面逐步开展了研究工作。本文将对此做个扼要的介绍。1.5米重离子回旋加速器的能量常数K=57。常用的离子种类、能量和流强等.     

电偶极辐射场公式的简单推法

电偶极辐射是最基本的一种辐射,它在宏观无线电辐射和微观带电粒子的辐射中都占有重要地位.在电动力学中,辐射场公式的推导一般是先解达朗伯方程求出推迟势,然后利用推迟势与场强的关系求出辐射场强.这种推法超出了普物的范围,所以在普物中直接给出结果.教学实践说明,这种“知其然不知其所以然”的灌输法,学生往往不满意.为此,在普物中尽可能地给出公式的推导是必要的。本文的推法就是一种尝试.I.加速运动电荷的辐射 理论和实践都证明,作加速运动的带电粒子能辐射电磁波.例如.回旋加速器中运动的带电粒子,当速度增大时,向心加速度也随之增…     

带电粒子与静电波相互作用单粒子方程的严格解

研究了带电粒子与静电波之间的相互作用, 给出了带电粒子运动方程的严格解, 得出了粒子的速度的解析表达式, 同时推导出了带电粒子被静电波俘获的数学条件, 讨论了粒子与波能量交换的物理过程, 对现有等离子体物理的教材中相关的问题是一个补充. 本文结果对带电粒子加速器、微波管以及基础等离子体问题的研究有一定参考意义.     

带电粒子与静电波相互作用单粒子方程的严格解

研究了带电粒子与静电波之间的相互作用,给出了带电粒子运动方程的严格解,得出了粒子的速度的解析表达式,同时推导出了带电粒子被静电波俘获的数学条件,讨论了粒子与波能量交换的物理过程,对现有等离子体物理的教材中相关的问题是一个补充.本文结果对带电粒子加速器、微波管以及基础等离子体问题的研究有一定参考意义.     

情景 问题 探究——“回旋加速器”教学的尝试

本文以"回旋加速器"一课的教学为例,谈在高中物理课堂教学中设置恰当的情景和问题,引导学生通过理论探究,在模拟的状态下"参与"回旋加速器的"设计",尝试创新设计、评价反思、交流合作等科学探究方法在教学中的应用.     

医用重离子回旋加速器径向探针系统（英文）

武威和兰州重离子加速器使用回旋加速器作为其注入器。回旋加速器为该装置的同步加速器提供10μA的碳离子束流以满足其物理需求。而径向探针则是安装在回旋加速器内部实现束流流强和圈图测量的重要束诊元件。径向靶头上的束流信息经前端电子学拾取后会进一步进入数据采集系统,最终实现回旋加速器的束流流强和圈图测试。其中,径向探针的前端电子学采用皮安表,数据采集系统基于实时操作系统和FPGA技术。介绍了径向探针的机械结构设计,并分析了探头有无水冷结构的热结构;描述了控制系统软硬件架构,可以实现10 kHz的数据和位置信息的同步采集。最后,还介绍了探针机械和控制系统的实验室测试和验收标准以及在束测量结果。     

借助几何画板探析2011年高考福建理综物理压轴题

建立了带电粒子在电场和磁场中运动的参数方程,借助"几何画板"5.00制作了带电粒子运动的摆线动画,讨论了初速度对带电粒子运动轨迹形状的影响,指出了2011年高考福建理综物理压轴题的瑕疵.     

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。