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回旋加速器是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置。早期加速器只能使高压电场中的带电粒子加速一次,因此带电粒子所能达到的能量就会受到高压技术限制。
回旋加速器介绍

回旋加速器是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置。早期加速器只能使高压电场中的带电粒子加速一次,因此带电粒子所能达到的能量就会受到高压技术限制。为此,象R. Wideröe等一些加速器的先驱者就开始探索利用同一电压多次加速带电粒子,并成功地演示了用同一高频电压使钠和钾离子加速两次的直线装置,并指出利用同一电压多次加速带电粒子的方式原则上可使加速离子达到任意高的能量(由于受到狭义相对论影响,实际只能加速到25-30MeV)。但由于受到高频技术的限制,这样的装置太大,也太昂贵,也不适用于加速轻离子如质子氘核等进行原子核研究,结果未能得到发展应用。

 

回旋加速器的作用主要有三种:第一是磁场的作用,带电的粒子以某一速度垂直进入匀强磁场,仅在电磁力的作用下做匀速圆周运动,其中周期与速率和半径无关,使带电粒子每次进入D形盒中运动的时间都能相等(半个周期)且平行于电场方向后进入电场中加速。第二是电场的作用,回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在匀强电场(具有周期性的变化并垂直于两D形盒直径),加速就是在这个区域完成的。第三是交变电压,为了确保带电的粒子每次经过窄缝时都能被加速,使其能量不断得到提高,要在窄缝处加一个与带电粒子运动周期一致的交变电压。

 

随着时代的发展,人们对回旋加速器的了解更加深入,通过回旋加速器的三种作用不仅丰富了物理学和电磁学的理论知识,还推动了社会的发展,尤其是在计算机和医学领域。


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