回旋加速器的原理及应用

回旋加速器的原理及应用指导教师：杨晓梅课题组长：马学利（12008243618）组员：杨云（12008243579）

班级：08级物理师范2班日期：2009年10月27日回旋加速器的发展史

1回旋加速器的发展史二回旋加速器的结构及原理

1回旋加速器的结构图2回旋加速器的工作原理及相关计算

三

回旋加速器的应用

1在医学方面的应用2在科学方面的应用

四心得体会

五参考文献

六结束语目录一：发展史劳伦斯(ErnestOrlandoLawrence)是美国著名物理学家、回旋加速器的发明者，1901年8月8日出生于美国达科他州南部的坎顿。

1930年，EarnestO.Lawrence提出了回旋加速器的理论，他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量。1931年，他和他的学生利文斯顿（M.S.Livingston）一起，研制了世界上第一台回旋加速器，这台加速器的磁极直径只有10cm，加速电压为2kV，可加速氘离子达到80keV的能量，向人们证实了他们所提出的回旋加速器原理。EarnestO.Lawrence随后，经M.StanleyLivingston资助，建造了一台25cm直径的较大回旋加速器，其被加速粒子的能量可达到1MeV。回旋加速器的光辉成就不仅在于它创造了当时人工加速带电粒子的能量记录，更重要的是它所展示的回旋共振加速方式奠定了人们研发各种高能粒子加速器的基础。

30年代以来，回旋加速器的发展经历了二个重要的阶段。前20年，人们按照劳伦斯的原理建造了一批所谓经典回旋加速器，其中最大的可生产44MeV的α粒子或22MeV的质子。但由于相对论效应所引起的矛盾和限制，经典回旋加速器的能量难以超过每核子20多MeV的能量范围。后来，人们基于1938年托马斯（L.H.Thomas）提出的建议，发展了新型的回旋加速器。因此，在1945年研制的同步回旋加速器通过改变加速电压的频率，解决了相对论的影响。利用该加速器可使被加速粒子的能量达到700MeV。使用可变的频率，回旋加速器不需要长时间使用高电压，世界第一台回旋加速器

几个周期后也同样可获得最大的能量。在同步回旋加速器中最典型的加速电压是10kV，并且，可通过改变加速室的大小（如半径、磁场），限制粒子的最大能量。

60年代后，在世界范围掀起了研发等时性回旋加速器的高潮。等时性回旋加速器（Isochronouscyclotron）是由3个扇极组合（compact-pole3sector）的回旋加速器，能量可变，以第一和第三偕波模式对正离子进行加速。

二：结构及原理1：结构图检测器是加速器中最重要的设备部件，它们用来观测碰撞后的粒子和辐射。检测器有许多类型——从气泡室、云室到固态电子检测器。对撞机实验室可能在加速器的不同部分放置多种检测器。

（1）云室检测器在室内装有饱和的水蒸气。当高能粒子通过水蒸气时，水蒸汽会离子化，形成一个踪迹，这与喷气式飞机穿过云层时留下的踪迹非常相像。在SLAC还有一种检测器是SLAC大型检测器（SLD）。

（2）SLD是一种多层检测器。每层都能看到一个不同的事件，SLD是一种大型的桶形固态检测器，竖起来时比四层楼还高，重量超过4000吨！

（3）顶点探测器——检测粒子轨迹的位置

（4）漂移检测器是加速器中最重要的设备部件，它们用来观测碰撞后的粒子和辐射。

电源系统：粒子加速器需要使用大量电能。在有些地方会通过当地的电力公司来提供，有些加速器则在现场配备有发电机。铜管：粒子加速器的主要结构是铜管。铜管内部有强大真空，粒子通过该真空管道行进。管是由铜制成的，奥特曼—粒子加速器世界上最大的加速器

2：工作原理回旋加速器是利用带电粒子在电场中被加速、在匀强磁场中作匀速圆周运动的半径不断增大，而周期不变的特点，使粒子在磁场中每转半周即能在电场中加速一次，从而使粒子获得高速的装置。

为了对带电粒子进行多次加速，同时考虑到占地面积的问题，回旋加速器便应运而生。回旋加速器是利用磁场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。

在回旋加速器中心部位的离子源（IonSource）经高压电弧放电而使气体电离发射出粒子束流，该粒子束流在称为Dees的半圆形电极盒（简称D型盒）中运动。D型盒与高频振荡电源相联为加速粒子提供交变的电场。在磁场和电场的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的轨道中运动飞行被加速的粒子在近似于螺旋的轨道中运动飞行。在回旋加速器中心区域，