回旋加速器和直线加速器有什么区别?

时间:2020-8-27 11:17:04    浏览:

       回旋加速器是bai利用磁场使带电粒子作回旋du运动,在运动中经zhi高频电场反复加速的装置。它dao的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒(D形盒)隔开相对放置,D形盒上加交变电压,其间隙处产生交变电场。置于中心的粒子源产生带电粒子射出来,受到电场加速,在D形盒内不受电场,仅受磁极间磁场的洛伦兹力,在垂直磁场平面内作圆周运动。绕行半圈的时间为πm/qB,其中q是粒子电荷,m是粒子的质量,B是磁场的磁感应强度。如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率,则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号,粒子仍处于加速状态。由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关,因此粒子每绕行半圈受到一次加速,绕行半径增大。经过很多次加速,粒子沿螺旋形轨道从D形盒边缘引出,能量可达几十兆电子伏特(MeV )。回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应,粒子的质量增大,粒子绕行周期变长,从而逐渐偏离了交变电场的加速状态。


       直线加速器是应用沿直线轨道分布的高频电场加速电子、质子和重离子的装置。早期利用频率不太高的交变电场加速带电粒子,1946年后利用射频微波来加速带电粒子。在柱形金属空管(波导)内输入微波,可激励各种模式的电磁波,其中一种模式沿轴线方向的电场有较大分量,可用来加速带电粒子。为了使沿轴线运行的带电粒子始终处于加速状态,要求电磁波在波导中的相速降低到与被加速粒子运动同步,这可以通过在波导中按一定间隔安置带圆孔的膜片或漂移管来实现。电子的质量很小,几兆电子伏的能量时,电子的速度已接近光速,带圆孔的膜片装置适用于加速电子;质子或离子的质量较大,其速度较低,常采用带漂移管的装置。

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