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文档简介

3.6带电粒子在磁场中运动的实际应用质谱仪、回旋加速器前面我们学习了带电粒子在有界磁场中的运动主要有:a.直线边界磁场（进出磁场具有对称性）b.平行边界磁场（几个角度问题:速度偏向角，圆心角，弦切角）c.圆形边界磁场（特殊情况：沿半径方向射入，一定沿半径方向射出）今天我们来学习质谱仪与回旋加速器，首先请大家观察下列图片并思考问题问题1：不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？粒子的质量、速度、带电多少不一样，造成径迹半径不一样问题2:同一条径迹上为什么半径会越来越小有些带电粒子在运动过程中能量降低（比如受到阻力），所以半径就减小，径迹呈螺旋形

一、质谱仪1.结构：加速电场，偏转磁场，照相底片等构成2.原理：加速电场：使带电粒子加速V=偏转磁场区：使带电粒子轨迹发生偏转，并被拍照偏转半径R=mv/qB=这样的仪器叫质谱仪，从粒子打在底片上的位置可以测出圆周的半径R,进而可以算出粒子的比荷或质量最初设计者:阿斯顿，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在现在质谱仪是一种精密仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具背景材料问题：要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”，才能把它打开，那么怎样才能产生这些高能炮弹呢？产生高能“炮弹”的“工厂”各种各样的粒子加速器

直线加速器

粒子加速器的种类

回旋加速器二、直线加速器（多级加速器）1.加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek．如图所示是多级加速装置的原理图：2.由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：3.直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制．问题：有没有办法让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复“转圈圈”式地被加速，这样加速器装置所占的空间不是会大大缩小吗？三、回旋加速器1.结构如下图所示，回旋加速器主要由以下几部分组成：①粒子源；②两个D形盒；③匀强磁场；④高频电源；⑤粒子引出装置；⑥真空容器2.原理：a.两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场b.交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期，均与粒子的速度、半径无关c.带电粒子的最终能量：可知，增强B和增大R可提高加

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