迴旋加速器的發明者
⑴ 加速器是探索 的有力武器,早在20世紀30年代, 發明了迴旋加速器。
微小粒子 勞倫斯
北京正負電子對撞機
16TeV
⑵ 迴旋加速器的發展史
早期
早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場中加速一次,因而粒子所能達到的能量受到高壓技術的限制
迴旋加速器的理論
1930年,Earnest O. Lawrence提出了迴旋加速器的理論,他設想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉,多次反復地通過高頻加速電場,直至達到高能量。1931年,他和他的學生利文斯頓(M. S. Livingston)一起,研製了世界上第一台迴旋加速器,這台加速器的磁極直徑只有10cm,加速電壓為2kV,可加速氘離子達到80keV的能量,向人們證實了他們所提出的迴旋加速器原理。隨後,經M. Stanley Livingston資助,建造了一台25cm直徑的較大迴旋加速器,其被加速粒子的能量可達到1MeV。迴旋加速器的光輝成就不僅在於它創造了當時人工加速帶電粒子的能量記錄,更重要的是它所展示的迴旋共振加速方式奠定了人們研發各種高能粒子加速器的基礎。
二個重要的階段
30年代以來,迴旋加速器的發展經歷了二個重要的階段。前20年,人們按照勞倫斯的原理建造了一批所謂經典迴旋加速器,其中最大的可生產44MeV的α粒子或22MeV的質子。但由於相對論效應所引起的矛盾和限制,經典迴旋加速器的能量難以超過每核子20多MeV的能量范圍。後來,人們基於1938年托馬斯(L. H. Thomas)提出的建議,發展了新型的迴旋加速器。因此,在1945年研製的同步迴旋加速器通過改變加速電壓的頻率,解決了相對論的影響。利用該加速器可使被加速粒子的能量達到700MeV。使用可變的頻率,迴旋加速器不需要長時間使用高電壓,幾個周期後也同樣可獲得最大的能量。在同步迴旋加速器中最典型的加速電壓是10kV,並且,可通過改變加速室的大小(如半徑、磁場),限制粒子的最大能量。
等時性迴旋加速器
60年代後,在世界范圍掀起了研發等時性迴旋加速器的高潮。等時性迴旋加速器(Isochronous cyclotron)是由3個扇極組合(compact-pole 3 sector)的迴旋加速器,能量可變,以第一和第三偕波模式對正離子進行加速。在第一偕波中,質子被加速到6 MeV~ 30 MeV, 氘核在12,5 MeV~25 MeV, α粒子在25 MeV~50 MeV, He3 +2離子在18 MeV ~62 MeV 。磁場的變化通過9對圓形的調節線圈來完成,磁場的梯度與半徑的比率為(4,5 - 3,5)×10-3 T/cm。磁場方位角通過六對偕波線圈進行校正。RF系統由180°的兩個Dee組成,其操作電壓達到80kV,RF振盪器是一種典型的6級振盪器,其頻率范圍在8,5 - 19 MHz 。通常典型的離子源呈放射狀,並且可以通過控制系統進行遙控,在中心區域有一個可以活動的狹縫進行相位調節和中心定位。使用非均勻電場的靜電偏轉儀(electrostatic deflector)和磁場屏蔽通道進行束流提取,在偏轉儀上的最大電勢可達到70 kV 。對30 MeV強度為15 mA質子在徑向和軸向的發射度(Emittance)為16p mm.mrad 。能量擴散為0.6%,亮度高,在靶內的束流可達到幾百mA。用不同的探針進行束流強度的測量,這些探針有普通TV的可視性探針;薄層掃描探針和非截斷式(non-interceptive)束流診斷裝置。系統對束流的敏感性為1mA ,飛行時間精確到0,2 ns 。束流可以傳送到六個靶位,可完成100%的傳送。該迴旋加速器最早在1972年由INP建造,它可使質子加速達到1 MeV,束流強度為幾百mA,主要用於迴旋加速器系統(離子源、磁場等)的研究。
70年代以來,為了適應重離子物理研究的需要,成功地研製出了能加速周期表上全部元素的全離子、可變能量的等時性迴旋加速器,使每台加速器的使用效益大大提高。此外,還發展了超導磁體的等時性迴旋加速器。超導技術的應用對減小加速器的尺寸、擴展能量范圍和降低運行費用等方面為加速器的發展開辟新的領域。同步加速器可以產生筆尖型(pencil-thin )的細小束流,其離子的能量可以達到天然輻射能的100,000倍。通過設計邊緣磁場來改變每級加速管的離子軌道半徑。最大的質子同步加速器是Main Ring(500GeV)和Tevatron(1TeV)在Fermi National Accelerator Laboratory Chicago ;較高級質子同步加速器的是在Geneva的 European Laboratory for Particle Physics (CERN)安裝應用的SPS(Super Proton Synchrotron), 450 GeV。
勞倫斯(E.O.Lawrence,1901-1958)因此獲得1939年諾貝爾物理學獎.
⑶ 誰知道世界上第一個發明迴旋加速器的是誰
迴旋加速器的發明者是美國著名物理學家、1939年諾貝爾物理學獎獲得者勞倫內斯(Ernest Orlando Lawrence,1901-1958)。 他一生獲容得了許多獎勵,其中比較重要的有富蘭克林研究所的Elliott Cresson獎章、 美國國家科學院院士的勛章獎、英國皇家學會的休斯勛章、法拉第獎章等等。共有13所美國和1所人英國大學(格拉斯哥)授予他博士學位。他是美國許多學術團體以及外國學會的成員。
⑷ 迴旋加速器由下列哪一位物理學家發明()A.洛倫茲B.奧斯特C.勞倫斯D.安
美國物理學家勞倫斯於1932年發明的迴旋加速器,應用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點,能使粒子在較小的空間范圍內經過電場的多次加速獲得較大的能量,克服了多級直線加速器的缺點,使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進了一步.
故選:C.
⑸ 美國物理學家勞倫斯於1932年發明的迴旋加速器,應用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點,能使粒子在較小的
A、帶電粒子只有經過AC板間時被加速,即帶電粒子每運動一周被加速一次.電回場的方向不需改變答,在AC間加速.故A錯誤,D錯誤.
B、根據r=
mv |
qB |
2m△v |
qB |
C、當粒子從D形盒中出來時,速度最大,根據r=
mv |
qB |
qBr |
m |
故選:C.
⑹ 1932年美國物理學家勞倫斯發明了迴旋加速器,巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運動特點,解決了粒子的加速問
解析:(1)設質子第1次經過狹縫被加速後的速度為v 1 qU=
q v 1 B=m
聯立①②解得: r 1 =
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