串列加速器操作规程
高二物理《磁场》--练习题(答案)
磁场练习题1．下列说法中正确的是 ( ) A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱B.磁感线从磁体的N 极动身，终止于磁体的S 极C.磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场D.放入通电螺线管内的小磁针，依据异名磁极相吸的原则，小磁针的N 极肯定指向通电螺线管的S 极2．关于磁感应强度，下列说法中错误的是 ( ) A.由B =ILF可知，B 与F 成正比，与IL 成反比 B.由B=ILF可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处肯定无磁场 C.通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强 D.磁感应强度的方向就是该处电流受力方向3．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是 ( ) A 、磁感线从磁体的N 极动身，终止于S 极B 、磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C 、沿磁感线方向，磁场渐渐减弱D 、在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小 4．首先发觉电流磁效应的科学家是（ ）A. 安培B. 奥斯特C. 库仑D. 伏特 5．两根长直通电导线相互平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 处.如图所示，两通电导线在C 处的磁场的磁感应强度的值都是B ，则C 处磁场的总磁感应强度是( )A.2BB.BC.0D.3B6．如图所示为三根通电平行直导线的断面图。
若它们的电流大小都相同，且ab=ac=ad ，则a 点的磁感应强度的方向是 （ ） A. 垂直纸面指向纸里B. 垂直纸面指向纸外C. 沿纸面由a 指向bD. 沿纸面由a 指向d7．如图所示,环形电流方向由左向右,且I 1 = I 2,则圆环中心处的磁场是( )A.最大,穿出纸面B.最大,垂直穿出纸面C.为零D.无法确定8．如图所示，两个半径相同,粗细相同相互垂直的圆形导线圈，可以绕通过公共的轴线xx′自由转动，分别通以相等的电流，设每个线圈中电流在圆心处产生磁感应强度为B，当两线圈转动而达到平衡时，圆心O处的磁感应强度大小是（）(A)B (B)2B (C)2B (D)0磁场对电流的作用1．关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是( )A.跟电流方向垂直，跟磁场方向平行B.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行C.既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D.既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直2．如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的磁场力，可实行下列四种方法，其中不正确的是( )A.增大电流IB.增加直导线的长度C.使导线在纸面内顺时针转30°D.使导线在纸面内逆时针转60°3．如图所示,长为L的直导线在竖直方向的磁场B中,且与水平面的夹角为α,通以电流I则所受的磁场力是______.4．如图所示,在垂直于纸面的磁场B中,通有电流I的导线长为L,与水平方向夹角为α,则这根通电导线受到的安培力是______.5．在两个倾角均为α光滑斜面上，放有一个相同的金属棒，分别通有电流I1和I2，磁场的磁感强度大小相同，方向如图中所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种状况下的电流强度之比I1：I2为6．直导线ab与线圈的平面垂直且隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当通过如图所示的电流方向时（同时通电），从左向右看，线圈将( )A．不动B．顺时针转动，同时靠近导线C．顺时针转动，同时离开导线D．逆时针转动，同时靠近导线7．如图所示,有一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过电流I时,从上往下看,导线的运动状况是( )A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升8．有两个相同的圆形线圈,通以大小不同但方向相同的电流,如图所示,两个线圈在光滑的绝缘杆上的运动状况是( )A.相互吸引,电流大的加速度较大B.相互排斥,电流大的加速度较大C.相互吸引,加速度相同D.以上说法都不正确9．如图所示，一根长直导线穿过有恒定电流的金属环的中心且垂直圆环的平面。
加速器类型
粒子加速器：particle accelerator 一种用人工方法产生快速带电粒子束的装置。
粒子加速器有三个基本组成部分：粒子源；真空加速系统和导引、聚焦系统。
粒子加速器的效能通常以粒子所能达到的能量来表征。
粒子能量在100MeV以下的称为低能加速器，能量在0.1～1GeV间的称为中能加速器，能量在1GeV以上的称为高能加速器。
按照被加速粒子的种类，加速器可分为电子加速器、质子加速器和重粒子加速器等。
按照加速电场和粒子轨道的形态，又可分为四大类：直流高压式加速器、电磁感应式加速器、直线谐振式加速器和回旋谐振式加速器。
它们各自都有适于工作的粒子品种、能量范围以及性能特色。
近年来，大中型的粒子加速器（如重离子加速器和高能加速器等）往往采用多种加速器的串接组合：例如由直流高压型加速器作预加速器，注入直线谐振式加速器加速至中间能量，再注入回旋谐振式加速器加速至终能量。
这样的系统有利于发挥每一类加速器的效率和特色。
（撰写：陈佳滠审订：关遐令）串列加速器：tandem accelerator 利用一个高压使带电粒子获得两次加速的静电型加速器。
串列加速器的直流高压通常由输电系统将电荷从低电位输送到高压电极上而形成。
它的工作原理是将由负离子源产生负离子注入到加速器主体中，在高压电极的正电场的作用下，经低能段加速管被第一次加速。
当负离子到达高压电极后，通过电子剥离器并被剥掉2个或多个电子，变为正离子。
在高压电极作用下，正离子经高能段加速管再次被加速。
图为中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器主体外貌。
（撰写：秦久昌审订：关遐令）高压倍加器：Cockcroft-Walton accelerator 利用倍压整流方法产生直流高压，对离子或电子加速。
其倍压整流工作原理如图所示，主要由高压变压器，高压整流器和高压电容器等组成。
在无负载时，倍压整流线路输出的高压V随倍压级数n增加而线性增加，可表达为V-2nVa，式中Va为高压变压器T的次级绕组交流电压峰值。
2023年RBS实验报告
卢瑟福背散射（RBS）试验汇报何燃核科学与技术学院一、试验目旳1、掌握RBS分析原理，理解试验装置；2、初步掌握RBS旳分析措施。
二、试验原理当入射离子能量远不小于靶中原子旳结合能(~10ev量级),并低于与靶原子发生核反应旳能量(一般100kev/amu ≤E ≤1Mev/amu)时,离子在固体中沿直线运动,入射离子重要通过与电子互相作用而损失能量,直到与原子核发生库仑碰撞被散射后又沿直线回到表面.在这个背散射过程中包括四个基本物理概念.它们是:a)两体弹性碰撞旳运动学因子Kb)微分散射截面σc)固体旳制止截面εd)能量歧离这四个基本概念是背散射分析旳理论基础和应用旳出发点也是限制其应用旳最终原因.RBS旳分析原理详细来说如下：1、运动学因子和质量辨别率1）运动学因子旳定义：K=E1/E0，其中E0是入射粒子能量（动能），E1是散射粒子能量（动能）。
由于库伦散射是弹性散射，动量和能量守恒可以得到由运动学因子公式可以看出：当入射离子种类（m），能量（E0）和探测角度（θ）一定期，E1与M成单值函数关系。
图1 入射粒子与靶原之间旳弹性碰撞示意图因此，通过测量一定角度散射离子旳能量就可以确定靶原子旳质量数M。
这就是背散射定性分析靶元素种类旳基本原理。
2）质量辨别率旳定义如δE是RBS探测器系统旳能量辨别率，也就是可辨别旳背散射离子最小旳能量差异。
那么RBS旳质量辨别率δM为：δM是对样品中靶核质量差异旳辨别能力。
当一靶核质量数与另一靶核质量数M旳差异不不小于δM时RBS无法将这两种元素辨别开。
3）提高背散射质量辨别率旳措施有：a)提高入射离子能量，但入射离子能量过高会使入射离子和靶原子发生核反应。
故不适宜过高。
b)通过提高离子探测系统旳能量辨别率，可采用静电分析器或飞行时间技术。
c)试验安排上要使θ尽量靠近180度。
d)运用大质量旳入射离子。
但金硅面垒探测器对重离子能量辨别率较差，因此M1一般选4~7。
卢瑟福背散
卢瑟福背散【摘要】卢瑟福背散射分析（RBS ）是一种对离子束进行分析的方法，其主要优点是能对材料表层的成分作纵向分析，并且无需材料的标准样品就能作定量分析。
本报告主要介绍了RBS 的分析原理、实验装置，并且对实验谱图和数据作了简单分析，重点是对实验谱图进行了能量刻度的标定以及计算薄膜的厚度。
【关键词】RBS 分析原理【引言】背散射分析就是在一束单能的质子、粒子或其他重离子束轰击固体表面时,通过探测卢瑟福背散射（库伦弹性散射、散射角大于90度）离子产额随能量的分布（能谱）确定样品中元素的种类（质量数）、含量及深度分布。
因此背散射分析通常被称为卢瑟福背散射谱学RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry).【实验原理】当比靶核轻的入射离子能量amu MeV E amu keV /1/100≤≤范围，靶原子核外电子对入射离子的屏蔽作用不大，且离子和靶原子核的短程相互作用（核力）影响也可以忽略时，离子在固体中沿直线运动，离子主要通过与电子相互作用而损失能量，直到与原子核发生库仑碰撞被散射后又沿直线回到表面。
这个过程就称为离子的背散射过程。
描述离子背散射过程的三个基本物理概念主要有两体弹性碰撞的运动学因子、微分散射截面、固体的阻止截面。
一． 运动学因子和质量分辨率：运动学因子的定义：01E E K =其中0E 是入射粒子能量（动能），1E 是散射粒子能量（动能）。
根据动量与能量守恒定律，可以推导得到：212111⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==M mM m cos θM m sin θE E Ｋ (1-1)由运动学因子公式可以看出：当入射离子种类（m ），能量（0E ）和探测角度（θ）一定时，1E 与M 成单值函数关系。
所以，通过测量一定角度散射离子的能量就可以确定靶原子的质量数M 。
这就是背散射定性分析靶元素种类的基本原理。
中国原子能科学研究院的AMS研究进展
2007年10月质谱学报21中国原子能科学研究院的AMS研究进展姜山，何明，胡跃明，袁坚（中国原子能科学研究院，北京 102413）Status of AMS at the China Institute of Atomic EnergyJIANG Shan, HE Ming, HU Y ue-ming, YUAN Jian(China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China)Abstract: The first accelerator mass spectrometer (AMS) system in China was set up at the China Institute ofAtomic Energy in 1989. In the following years, long-lived nuclides 10Be, 26Al, 36Cl, 41Ca, 79Se and 129I were measured in geology, environment and biology samples. The newly development of the AMS measurements andapplications in recent years were introduced. The current projects include upgrading of AMS injection system forincreasing mass resolution, new particle identification techniques for separation of isobars, development of theAMS measurement methods for 99Tc, 93Zr, 151Sm and 182Hf analyses, and applications in biology, environmentand nuclear astrophysics.Key words: accelerator mass spectrometer; long-lived nuclides; measurement中图分类号：O657.63 文献标识码：A 文章编号：1004-2997（2007）增刊-21-03加速器质谱（accelerator mass spectrometry, 简称AMS）是20世纪70年代末基于粒子加速器技术和离子探测技术发展起来的一种质谱分析技术[1-2]。
加速器操作规程
加速器操作规程
1.检查机房和控制室有无异常。
2.打开监视系统、对讲系统的电源。
3.检查抽湿机有否积水。
4.打开监视器的电源。
选择”shutdown”,等windows的关机完成时（出现”restart”按钮），关掉主机控制柜的电源。
5.取出备份数据流带，做好标签。
6.按下主机控制柜的电源开关。
机器开始自检。
7.自检完成后出现启动页面。
启动完成后，机器将显示登录对话框。
此时机器处于“closed”状态。
8.登录进入后，进入“preparatory”状态。
进入治疗室按下手控盒上的马达复位健。
9.检查机器的机械运动。
检查射野灯、距离灯、激光定位灯是否工作正常。
10.检查气压、水压是否正常。
11.等待机器预热完成（约15分钟）。
输入预热处方，按控制盒上的“start”健出束。
完成后即可等待治疗病人。
12.核对病人姓名和治疗单数据，仔细按照治疗单要求摆位。
除病人外，其他人全部离开治疗室并关好门。
出束治疗。
13.治疗时，必须通过监视系统观察病人情况。
注意机器仪表和出束声响。
若有异常，应采取终止出束直至紧急停机等措施。
同时报告物理组人员和其他相关人员，并做好纪录。
14.全日治疗结束后，按顺序退出机器。
将备份数据流带放入磁带机，关闭监视器的电源。
15.关闭监视系统、对讲系统的电源。
检查抽湿机是否有积水。
关好各处水、电、门窗，做好交班纪录。
完整word版,例谈几种常见加速器的工作原理
例谈几种常见加速器的工作原理浙江奉化中学 王军明加速器的全称是“带电粒子加速器”,顾名思义，它是利用电磁场加速带电粒子的装置。
带电粒子包括电子、质子、α粒子和各种离子。
加速器将电磁能量转移给带电粒子,使带电粒子速度加快,能量增高。
自1931年首台静电加速器问世以来，这种作为探索原子核结构而发展起来的粒子加速器得到迅速的发展。
加速器类型已增加到20多种。
数量已达五千多台。
按粒子在加速过程中的轨迹和加速原理相结合的分类方法：可分为高压加速器、感应加速器、直线加速器和回旋加速器。
04年高考又把“回旋加速器”列入考试大纲，所以本文结合例题简单谈谈这几类加速器的工作原理。
一、高压加速器高压加速器是利用直流电场加速带电粒子的加速器。
这类加速器结构简单，造价低廉。
例1、串列加速器是用来产生高能离子的装置。
如图（一）中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b 处有很高的正电势U,a 、c 两端均有电极接地（电势为零）。
现将速度很低的负一价碳离子从a 端输入，当离子到达b 处时，可被设在b 处的特殊装置将其电子剥离，成为n 价正离子，而不改变其速度大小，这些正n 价碳离子从c 端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B 匀强磁场中，在磁场中做半径为R 的圆周运动，已知碳离子的质量kg m 26100.2-⨯=，v U 5105.7⨯=，,2,50.0==n T B 基元电荷c e 19106.1-⨯=,，求R.解析：设碳离子到达b 处时的速度为1v ,从c 端射出时的速度为2v ，由能量关系得eU mv =2121……①，neU mv mv +=21212221……②，进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得Rv m B nev 222=……③ ， 由以上三式可得 e n mU nB R )1(21+=……④ ， 由④式及题给数值可得R=0.75m二、感应加速器例2，电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场加速电子的。
粒子加速器
粒子加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。
主要组成机构有电子枪/粒子源，真空系统，加速电场系统，引导磁场系统，聚焦系统以及束流的引出机构。
粒子加速器的主要种类：直流高压加速器是最早的加速器。
静电加速器是用机械传送的方式把电荷输送到一个固定电极，通过电荷的积累得到高电压。
Van de Graaff 绝缘传输带；Felici 绝缘圆筒串列静电加速器。
以两级串列静电加速器为例。
两级串联式静电加速器的高压电极处于正电位。
负离子由低电位一端被加速到高压电极，通过电子剥离器成为正离子，又向加速管另一低电位端加速。
倍压加速器利用电路（电容、二极管）对交流电进行整流，使电压倍加而获得直流高压。
由于直流高压加速器存在最高耐压极限，限制了粒子能获得的最高能量。
而利用交变电场可以突破耐压限制。
早期的直线加速器利用高频电压多次加速粒子。
将一系列漂移管中的奇、偶数管分别连接起来通向交流电源的两极，使被加速粒子每次通过漂移管的时间是交变电源周期的1/2，粒子可以被多次加速。
这一方法随着粒子能量增大，漂移管长度会越来越长。
之后有了回旋加速器。
回旋加速器利用与粒子运动轨迹垂直的磁场使带带电粒子做圆周运动，这相当于将直线加速器的轨道弯曲起来。
回旋加速器的原理认为在固定磁场下不同能量的被加速粒子的回旋频率不变。
但根据质能关系，能量提高会引起质量变大，且磁感应强度随半径加大而减小，导致加速过程中粒子的回旋频率变低，与加速场脱离同步。
粒子一般只能加速到25MeV。
等时性回旋加速器通过改变磁极形状，将磁场强度设计成沿半径方向随粒子能量而同步增长，以保持粒子回旋频率不变。
这样粒子能量可以达到上百MeV。
自动稳相原理若加速过程中粒子的频率总等于交变电场的频率，则粒子每次通过加速间隙都会遇到交变电场的同一相位，称为同步相位，具有同步相位的粒子称为同步粒子。
自动稳相原理指出参与加速的粒子不仅有同步粒子，而且有大量的非同步粒子，它们在相位上和能量上与同步粒子有一定的偏离，但只要偏离不超出允许的范围，同样可以获得加速并达到和同步粒子相当的高能量。
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2×1.7MV串列加速器操作规程
（以双等源为例）
开机操作：
1.检查离子源状态，保证接线正确，气体种类和气压（3.6kg/cm2）
正常，进气处于关闭状态。
2.检查空气压缩机各个阀门；确保处于正常供气状态。
检查高压罐
气压，保证气压在10kg/cm2以上检查压缩机输出端气压，保证在6-8 kg/cm2。
3.检查水箱水位，要求高于水箱高度的2/3 。
4.检查剥离气体压力，正常值为11-12 kg/cm2。
5.检查加速器各个阀门、开关、旋钮是否处于正常状态；除离子源
隔离阀和终端站“BYPASS”外，所有阀门及开关处于关闭状态；
灯丝电流旋钮，引出电压旋钮，弧电压旋钮，开头磁铁旋钮均处于最小状态；其它旋钮可处于前次工件状态。
6.检查市电电压与变电器输入端电压是否一致。
若不一致，调整变
压器输入端。
若一致，开启加速器总电源。
7.开启地架电源，终端站电源，机械泵电源。
8.开启前级低真空规，当气压小于1mTorr 时开启高低能端蝶阀。
当
气压再次小于1mTorr 时开启低能端高真空规和扩散泵电源。
9.当高低能端气压小于2×10-7mTorr 时，开启“STANDBY”低能
端隔离阀、氟里昂开关和离子源电源。
10.开启离子源“BYPASS”缓慢地均匀增大灯丝电流直至27A时，
对灯丝进行除气。
新蘸灯丝除气不少于四小时，非新蘸灯丝除气不少于半小时，每次增大电流不得使低能端气压大于1×10-6Torr。
11.灯丝除气完成后，关闭离子源“BYPASS”开启弧电压电源，调节
电压到100V左右。
将进气针阀置于“OPEN”状态，缓慢进气直至起弧。
在起弧过程中，低能端气压不得高于3×10-6Torr 时。
起弧后，将灯丝电流退至20A以下。
12.将聚焦磁铁电流调至3A，开启放电闭锁与管镜电源，低能端磁铁
(1×2)电源，板极电源，高能端磁铁，高能端磁铁与四极透镜电源。
离子源分析磁铁电源，离子源偏转板电源和引出电压电源。
13.开启电流表开关，先至30nA档。
将电流表转换开关置于“前”状
态，按下前级法拉第筒。
调引出电压至16KV，根据450磁体电流找到所需离子束。
配合调节引出电压(微调)，450磁体电流微调，聚焦透镜电压，聚焦磁铁电流，灯丝电流和第一偏转板电压，使束流强度达到所需的值。
在束流的调节过程中，注意转换电流表量程，不得使束流超过量程。
14.将所测样品置于靶室，压靶室上盖，关靶室放气针阀。
开启靶室
两插板阀，机械泵电源和低真空规。
当靶室气压低于1mTorr 时，开启靶室高真空规和分子泵电源。
15.开高压总电源，旋转伏特计开关和控制板电源，等待75秒，当控
制弧绿灯亮之后，按下终端控制板高压开关和“SPARK”开关，缓慢增加高压直至所需值。
在加速器长时间没有加高压的情况下，应先锻炼加速管。
16.当靶室气压小于1×10-6Torr时，开启高低能端隔离阀，开关磁铁
电源和偏转电源。
将电流表转换开关置“后“状态，提起低能端法拉第筒。
根据开关磁铁电流与不同价态入射离子能量关系曲线，将开关磁铁电流调至所需值。
配合调节开关磁铁电流，三偏转板电压，四极透镜电压，管透镜电压，四极磁导向器电流，两450磁铁电流（微调），两极准值光栏，使束流强度和束斑大小达到所需值。
至此，可以正式开始实验测量。
关机步骤：
1.将电流表转换开关置于“前”状态，放下低能端法拉第筒。
将高
压退至零，关闭终端面板高压电源，靶室插板阀，分子泵电源，高低能端隔离阀。
将开关磁铁电流退至零，关闭开关磁铁电源，偏转板电源，控制板电源，高压总电源，离子源偏转板电源。
将分析磁铁电流和引出电压退至零，关闭分析磁铁电流和引出电压电源。
将灯丝电流退至零，将进气开关置“SHUT”状态，直至关闭进气阀。
将聚焦磁铁电流和弧电压退至零，关闭弧电压开关。
2.关闭离子源开关，放电闭锁与管透镜电源，低能端磁铁（1）（2）
电源，板极电源，高能端磁铁电源与四极透镜电源，氟里昂开关和旋转伏特计开关，
3.关闭“STANDBY”，高低能端蝶阀，高低能端扩散泵，等待半小
时，关闭靶室机械泵和前级机械泵，关闭终端站电源，地架电源。
注：实验过程中突然断电时迅速关闭进气表减压阀，用自来水迅速冷却扩散泵，然后将所有旋钮置于最小状态，所有开关置于关闭状态。