回旋加速器

一、加速電場(chǎng)弊端：很難讓粒子加到很高速度

• 一級(jí)電場(chǎng)：需要極大U，危險(xiǎn)，容易擊穿
• 多級(jí)電場(chǎng)：加速器要做的極長(zhǎng)

二、改善

讓粒子偏轉(zhuǎn)，反復(fù)通過同一個(gè)加速電場(chǎng)，多次加速

三、回旋加速器：讓帶電粒子加速的裝置

結(jié)構(gòu)如下

1.加速原理

• 磁場(chǎng)：偏轉(zhuǎn)
• 電場(chǎng)：加速（獲得能量）
• 交流電：確保每次電場(chǎng)力都是動(dòng)力（由于第二次進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度方向改變，使第二次進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)場(chǎng)強(qiáng)方向相反，即使電場(chǎng)力為動(dòng)力）（若是直流電，場(chǎng)強(qiáng)方向固定，無(wú)法起到加速效果）
• 交流電周期滿足：T磁=T電=2Πm/qB，（T磁是兩個(gè)半圓運(yùn)動(dòng)的時(shí)間加起來(lái)）
• f=qB/2Πm

2.核心方程

• 電場(chǎng)加速：Uq=ΔEk
• 磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)：r=mv/qB

3.常見物理量求解

默認(rèn)v0=0

• n次加速后的速度：由于每次經(jīng)過電場(chǎng)，電場(chǎng)力做功固定，即Uq，n次加速后的速度就是n×Uq=1/2mv2-0
• n次加速后的半徑：r=mv/qB
• 最大速度：由于加速半徑變大，找到半徑最大時(shí)即可知道最大速度v=qBR/m
• 最大動(dòng)能：1/2mv2
• ※加速電壓越大，加速越快，r增長(zhǎng)快，粒子最大動(dòng)能不變（最大速度只與R，B有關(guān)，與加速電壓無(wú)關(guān)）
• 最大加速次數(shù)：利用動(dòng)能求解，n=Ekn/Uq
• 總運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t=n×T/2