回旋加速器是用电场加速的吗
回旋加速器是用电场加速的吗的答案是:是
它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。是高能物理中的重要仪器。
原理如下:带电粒子在电场力的作用下加速,然后进入磁场,受到洛仑兹力使其运动方向改变转过180度,再次进入电场,这时电场方向改变,使带电粒子再次加速,穿过电场后进入另一个磁场再次转过180度回到电场,电场的方向又改变,对带电粒子继续加速。
早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次,因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。为此,象R. Wideröe等一些加速器的先驱者在20年代,就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二次的直线装置,并指出重复利用这种方式,原则上可加速离子达到任意高的能量(实际上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。
1930年,Earnest O. 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。随后,经M. Stanley Livingston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。
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