粒子加速器
α粒子加速器结构原理
α粒子加速器结构原理
1.加速器部分：
加速器部分由加速系统、束流管道和磁铁系统组成。
(1)加速系统：
加速系统通常采用电场加速原理。
它由高压电源和加速电极组成。
高压电源提供高电压，加速电极产生电场，使粒子加速。
这些电极通常有正极和负极，以形成一个静电场。
当α粒子穿过加速电极时，会受到静电力的作用，进而加速。
(2)束流管道：
束流管道用于将加速的α粒子流束聚焦到靶区。
它由多个聚焦磁铁和磁场校正系统组成。
这些磁铁产生磁场，使带电粒子受到洛伦兹力的作用而呈螺旋状运动，从而实现聚焦和校正。
2.靶区部分：
靶区是α粒子加速器中的另一个重要组成部分。
它由靶、靶台和探测器组成。
(1)靶：
靶是α粒子的撞击目标。
它通常由具有高原子序数的物质制成，例如金或铂。
当α粒子撞击到靶上时，会产生各种反应，包括核反应和散射。
(2)靶台：
靶台是靶的支架，它能够保持靶的位置稳定，并且能够承受α粒子束对靶的撞击。
(3)探测器：
探测器用于检测反应产物以及α粒子的性质。
它可以是各种类型的探测器，包括电离室、半导体探测器和闪烁体探测器等。
通过探测器，我们可以获得有关α粒子的能量、轨迹和其他性质的信息。
什么是粒子加速器和核反应堆
什么是粒子加速器和核反应堆？
粒子加速器和核反应堆是现代物理学和核能领域中非常重要的设备。
它们在科学研究、医学诊断和治疗、能源生产等方面发挥着关键作用。
粒子加速器是一种用于加速带电粒子（如电子、质子、离子等）的装置。
加速器通过电磁场或电场加速带电粒子，并使其达到非常高的能量。
粒子加速器的主要用途是进行基础粒子物理研究，以探索物质的基本组成和自然界的基本规律。
加速器可以产生高能量的带电粒子束，用于研究粒子的性质、相互作用和衰变过程。
粒子加速器还用于医学放射治疗、材料科学研究和工业应用等领域。
核反应堆是一种利用核裂变或核聚变过程产生能量的装置。
核裂变是指重核（如铀、钚等）的原子核在被撞击或吸收中子时分裂成两个或更多的轻核，并释放出大量能量。
核聚变是指轻核（如氘、氚等）的原子核在高温和高压条件下融合成更重的核，并释放出巨大的能量。
核反应堆通过控制核裂变或核聚变过程，使它们产生的能量以热能的形式被转化为电能或其他形式的能源。
核反应堆主要用于能源生产。
核裂变反应堆利用铀或钚等重核的裂变产生大量的热能，通过冷却剂将热能转化为蒸汽，然后推动涡轮发电机产生电能。
核聚变反应堆目前还在研究和开发阶段，它利用氘和氚等轻核的聚变产生巨大的热能，这种反应类似于太阳内部的能量产生过程。
核聚变反应堆具有高效、安全、环保的特点，被认为是未来清洁能源的重要方向。
总之，粒子加速器和核反应堆在物理学和能源领域扮演着重要的角色，它们的研究和应用对于人类社会的发展和进步具有重要意义。
什么是粒子加速器的工作原理
什么是粒子加速器的工作原理在探索微观世界的征程中，粒子加速器是科学家们手中的一把强大“利剑”。
那么，它究竟是如何工作的呢？要理解粒子加速器的工作原理，我们首先得从“粒子”和“加速”这两个关键词说起。
所谓粒子，就是构成物质的微小单元，比如电子、质子、中子等。
而加速，就是让这些粒子获得更高的速度和能量。
粒子加速器的核心部件包括一个环形的管道，称为加速轨道，以及一系列的电磁场产生装置。
想象一下，粒子就像在一个特制的赛道上奔跑。
当粒子被注入到加速器的轨道中时，电磁场开始发挥作用。
电磁场就像是一个无形的“推手”，给粒子不断地施加力，推动它们向前加速。
这个过程有点像我们在滑梯上，有人从后面轻轻推我们，让我们滑得更快。
为了更有效地加速粒子，加速器中的电磁场通常是变化的。
比如，在常见的同步加速器中，磁场的强度会随着时间的推移而改变，以保持粒子在环形轨道中的稳定运动，并不断加速它们。
在加速过程中，粒子的速度会越来越快，能量也会越来越高。
但这可不是一件容易的事情，因为随着粒子速度的增加，要进一步加速它们就变得越来越困难。
这就好比当汽车速度已经很快时，再想让它大幅提速就需要更大的动力。
为了克服这个困难，科学家们想出了各种巧妙的办法。
其中一种常见的方法是采用多级加速结构。
就像接力赛跑一样，一个阶段的加速完成后，粒子进入下一个区域，接受新的加速推动。
另外，粒子加速器还需要精确的控制和监测系统。
这是因为粒子的运动必须非常精确，稍有偏差就可能导致加速失败或者粒子碰撞不到预期的目标。
所以，科学家们会通过各种传感器和计算机系统，实时监测粒子的位置、速度、能量等参数，并根据这些数据来调整电磁场的强度和方向，确保粒子按照预定的轨道和速度进行加速。
而且，为了让粒子能够发生有意义的相互作用和实验，加速器通常还会配备一些特殊的装置。
比如，在某些加速器中，会有碰撞区域，让高速运动的粒子相互碰撞，从而产生新的粒子和现象，供科学家们研究。
在实际应用中，不同类型的粒子加速器工作原理会有所差异。
粒子加速器技术
粒子加速器技术粒子加速器技术是一项重要的科学技术，它在物理学、医学、材料科学等领域都有广泛应用。
本文将介绍粒子加速器的原理、技术应用以及未来的发展方向。
一、粒子加速器的原理粒子加速器是一种用于将带电粒子加速到高能量状态的装置，其原理基于电磁场的作用。
加速器内部有一对电极，通过对电极施加电压，形成强大的电场。
带电粒子在电场的作用下被加速，进而不断获得能量。
粒子在加速过程中，可能需要经过多个加速单元，每个单元都能为粒子提供更高的能量。
二、粒子加速器的技术应用1. 粒子物理学研究：粒子加速器在粒子物理学研究中起到至关重要的作用。
通过高能粒子的加速和碰撞，科学家可以研究粒子的组成、性质以及它们之间的相互作用。
粒子加速器大大拓展了我们对物质微观结构的认识，对于揭开宇宙的奥秘有着重要作用。
2. 医学诊断和治疗：粒子加速器在医学领域有着广泛的应用。
例如，利用加速器产生的高能中子，可以用于肿瘤治疗。
中子能量高、穿透力强，能够将较高剂量的辐射精确投递到肿瘤部位，同时减少对周围健康组织的损伤。
3. 同位素制备：同位素广泛应用于核医学、环境监测、能源等领域。
粒子加速器可以通过粒子轰击来产生同位素，满足不同领域的需求。
特别是放射性同位素的制备，对于核医学治疗和诊断具有重要意义。
4. 材料研究：粒子加速器可提供高能粒子束用于材料的改性和研究。
通过粒子轰击材料，可以改变材料的物理、化学性质，从而制备出具有特殊性能的新材料。
这对于材料科学的发展具有重要意义，能够推动材料的创新。
三、粒子加速器技术的发展方向随着科学技术的进步，粒子加速器技术也在不断发展。
未来粒子加速器技术的发展可能集中在以下几个方向：1. 高能加速器：为了满足粒子物理学研究的需求，人们将继续努力提高加速器的能量极限，以便研究更高能级的基本粒子。
巨型对撞机是一个具有里程碑意义的实例，它为人们揭示了许多重要的粒子物理学现象。
2. 新型加速器：科学家们也不断努力寻找新型的加速器技术，以提高加速效率和降低成本。
基本粒子和粒子加速器的原理
基本粒子和粒子加速器的原理介绍基本粒子和粒子加速器原理基本粒子是构成物质的基本单位，它们是构成原子和分子的基石。
粒子加速器是一种科学实验装置，用于研究和探索基本粒子的性质和相互作用。
在本文中，我们将介绍基本粒子和粒子加速器的原理。
一、基本粒子的分类基本粒子可以分为两类：玻色子和费米子。
玻色子具有整数的自旋，按统计力学中玻色-爱因斯坦统计分布。
光子是其中最为常见的一种玻色子，它是电磁波的量子。
费米子则具有半整数的自旋，按统计力学中费米-狄拉克统计分布。
电子是最常见的一种费米子。
基本粒子可以进一步细分为夸克和轻子。
夸克是构成重子（如质子和中子）的基本粒子，它有六种不同的“口味”：上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、粲夸克和反粲夸克。
轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。
二、基本粒子的相互作用基本粒子之间的相互作用通过交换作用粒子（介子和胶子）来传递。
电磁相互作用通过光子传递；弱相互作用通过带电弱介子传递；强相互作用通过胶子传递。
这些相互作用决定了基本粒子之间的力和能量传递。
三、粒子加速器的原理粒子加速器利用强电场和强磁场加速基本粒子的运动速度，使得它们能够达到极高的能量。
粒子加速器的主要部件包括加速器环和粒子束管。
加速器环是一个环形的真空室，用于加速和维持基本粒子的运动。
粒子束管是一个真空管，用于加强基本粒子之间的相互作用。
粒子加速器的工作过程可以分为加速和碰撞两个过程。
在加速过程中，基本粒子从一个低能量状态被加速到一个极高能量状态。
在碰撞过程中，加速器中的粒子相互碰撞，产生高能量的粒子和相应的探测信号。
这些探测信号被用于研究物质的基本结构和性质。
四、粒子加速器的应用粒子加速器在物理学、化学、生物学等领域有广泛的应用。
在物理学中，粒子加速器被用于研究基本粒子的性质和相互作用，从而揭示物质的基本结构。
在化学中，粒子加速器可以通过加速离子和原子，促进化学反应的发生。
在生物学中，粒子加速器可以用于辐射治疗和放射性同位素的制备。
粒子加速器操作手册
粒子加速器操作手册粒子加速器是现代物理研究中不可或缺的工具，通过加速带电粒子，使其达到极高的能量，科学家们可以窥探宇宙的奥秘，探索基本粒子的性质。
然而，粒子加速器的操作并非易事，需要高度的专业知识和技能。
因此，本篇文章将为读者提供一份粒子加速器操作手册，帮助您了解和熟练掌握粒子加速器的运行。
1. 加速器基础知识粒子加速器主要由环形加速器、线性加速器和弯曲器三部分组成。
环形加速器通过不断改变磁场的方向和强度，使带电粒子在环形轨道上不断加速。
线性加速器则是通过沿直线轨道加速带电粒子。
弯曲器用于将粒子轨迹弯曲，使其继续保持在加速器内。
2. 加速器组成部分粒子加速器主要由以下几个重要组成部分构成：a) 加速腔室：加速腔室是加速器体系中最重要的部位，通过高频电场或者射频电场给带电粒子加速。
b) 磁铁系统：磁铁系统用来控制粒子轨迹，使其保持在加速器内。
主要包括磁铁、磁体调节器和磁体电源。
c) 电子学控制系统：电子学控制系统用于监测和控制加速器内的粒子束，确保粒子束的稳定运行。
其中包括束流诊断系统和射频控制系统。
3. 加速器操作流程a) 准备阶段：在操作加速器之前，必须进行充分的准备工作。
这包括对加速器和探测器进行检查和维护，确保仪器设备正常运行。
b) 加速器启动：启动加速器是一个关键的步骤。
在启动之前，需要检查磁铁和高频系统的状态，并进行必要的调整和校准。
同时，需要确保粒子束在起始状态下的能量和强度控制在可控范围内。
c) 粒子注入和加速：经过启动准备后，开始进行粒子注入和加速。
粒子注入是将带电粒子引入加速器的过程，注入粒子的速度和粒子束的密度需要精确控制。
加速阶段需要根据实验要求调节加速器的磁铁和高频参数，使粒子束得到逐渐加速。
d) 粒子束控制和调试：在进行实验之前，需要对粒子束进行稳定控制和调试。
这包括调整控制系统的参数，监测并修正粒子束的轨道偏差和能量波动等。
e) 实验操作和数据采集：经过以上步骤，加速器已经处于运行状态，可以进行实验操作。
粒子加速器的工作原理与应用
粒子加速器的工作原理与应用粒子加速器是一种重要的实验工具，它可以加速带电粒子（如电子、质子等）至极高的能量，并使其在高真空环境中以高速度进行运动。
通过对带电粒子的加速和操控，粒子加速器在物理学研究、核能利用、医学诊断和治疗等领域发挥着重要作用。
本文将从物理定律、实验准备、过程以及应用等方面对粒子加速器的工作原理进行详细解读。
粒子加速器的基本原理可以用电磁学定律来解释，特别是洛伦兹力定律和法拉第电磁感应定律。
洛伦兹力定律表示一个带电粒子在磁场和电场的共同作用下受到的力，即F = q(E + v × B)。
其中，F是洛伦兹力，q是粒子的电荷量，E是电场强度，v是粒子的速度，B是磁感应强度。
法拉第电磁感应定律则表示当磁通量通过一个电线圈时，在电线圈内会产生电动势和电流。
这两个定律为粒子加速器的工作原理提供了基础。
在实验准备阶段，首先需要设计和构建加速器的主体结构。
粒子加速器通常由加速和聚焦系统、真空系统、探测器和数据分析系统等组成。
加速和聚焦系统主要包括加速腔、磁铁和射频装置等。
加速腔提供电场加速带电粒子，磁铁则用来产生磁场以使粒子在空间中保持运动轨迹。
射频装置则通过变化电场使加速腔中的电荷粒子受到交变电场驱动。
真空系统用于提供高真空环境，以减少电荷粒子与空气分子的相互碰撞和散射。
探测器和数据分析系统则用于记录和分析粒子加速和碰撞后的物理现象。
在实际操作中，粒子加速器主要通过电场或磁场对带电粒子进行加速和控制。
首先，带电粒子会进入加速系统，通过不断增加电场或改变磁场的方式，粒子会获得越来越高的能量和速度。
而在加速的过程中，聚焦系统会应用磁场来调整粒子的轨道，使其保持在一个稳定的加速轨道上。
当粒子达到所需的能量和速度后，可以将其引导到不同的探测器中进行进一步的实验研究。
粒子加速器在多个领域中具有广泛的应用。
在基础物理学研究中，粒子加速器被用于探索微观世界的奥秘，例如研究基本粒子、粒子物理学和宇宙学等。
质子加速器与粒子加速原理
质子加速器与粒子加速原理导言粒子加速器是一种重要的科学实验装置，它通过将粒子进行加速，使其获得足够的能量，以便进行物理研究或用于其他应用。
其中，质子加速器作为一种常见的类型，在医学、材料科学、空间科学以及基础粒子物理研究中扮演着重要角色。
本文将介绍质子加速器的基本原理和加速过程。
一、质子加速器的基本原理质子加速器基于电磁场的作用原理，通过加速器中产生的电磁场对质子进行加速。
质子加速器通常由一系列的加速腔、磁铁和电源组成。
加速腔主要负责产生电磁场，而磁铁则用来控制质子的轨道和方向。
二、质子加速器的加速过程在质子加速过程中，质子首先被注入到加速器中的一个环形轨道，称为环形加速器。
然后，通过加速腔中产生的电磁场，质子逐渐获得能量并加速。
加速过程中，磁铁负责对质子进行束流控制，确保质子在正确的轨道上运行。
质子加速器通常采用一种称为“弹簧振子”的结构来进行加速。
弹簧振子由加速腔和磁铁交替排列组成，质子在加速腔中受到电场的加速作用，而在磁铁中受到磁场的作用来控制轨道。
通过不断重复这个过程，质子逐渐获得更高的能量，最终达到所需的速度和能量。
三、质子加速器在医学应用中的意义质子加速器在医学中具有广泛的应用。
其中，最常见的应用之一是用于癌症治疗。
质子加速器能够将高能量的质子精确瞄准到癌细胞上，减少对周围正常组织的伤害。
这种精确的瞄准能力使得质子加速器在治疗一些难以手术切除的肿瘤以及儿童和青少年癌症患者中特别有价值。
此外，质子加速器还可用于放射性同位素的制备和研究。
放射性同位素广泛应用于医学成像、癌症治疗和科学研究等领域。
质子加速器利用高速质子撞击原子核，使其产生放射性同位素。
这种方法可以大大提高放射性同位素的产量和纯度，有助于满足医疗和科学研究对放射性同位素的需求。
四、质子加速器的挑战与发展趋势虽然质子加速器在医学和科学领域具有重要意义，但它也面临一些挑战。
首先，质子加速器的建设和维护成本较高，这限制了其在一些地区和机构的普及。
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直线加速器
• 带电粒子在直线中加速，运行到加速器的末端。较低能量 的加速器例如阴极射线管及X光产生器，使用约数千伏特 的直流电压（DC）差的一对电极板。在X光产生器的靶 本身是其中一个电极。 • 较高能的直线加速器使用在一直在线排列的电极板组 合来提供加速电场。当带电粒子接近其中一个电极板时， 电极板上带有相反电性的电荷以吸引带电粒子。当带电粒 子通过电极板时，电极板上变成带有相同电性的电荷以排 斥推动带电粒子到下一个电极板。所以带电粒子束加速时， 必须小心控制每一个板上的交流（AC）电压，让每一个 带电粒子束可以持续加速。 • 当粒子接近光速时，电场的转换速率必须变得相当高， 须使用微波（高频） 共振腔来运作加速电场。
电子直线对撞机
• 为避免电子作回旋运动时同步辐射损失引起的困难，早在 1965年已有人指出，在电子能量高于上百吉电子伏时， 应采用直线型来进行对撞，就是说，应采用两台电子直线 加速器加速两股运动方向相反的电子束（或正负电子束） 待达到预定能量后，两股电子束被引出并在某点相碰。碰 撞一次后的电子束即被遗弃，不再重复利用。当然，只有 当这些被遗弃的电子束单位时间所带走的能量小于环形对 撞机中同步辐射的损失功率，这种方案才会被考虑。另外， 由于电子直线加速功率的限制，每秒能提供的电子束脉冲 数是有限的，所以单位时间内发生的碰撞次数也比环形对 撞机少得多，为了保证直线对撞机与环形对撞机有相同的 亮度，要求在碰撞点的横截面进一步压缩，约比环形对撞 机中的碰撞截面小几十到几百倍，十多年来技术上的进展， 使这种对撞机受到重视，有关的各种问题正在解决中。
• 粒子加速器按其作用原理不同可分为：
静电加速器
直线加速器 回旋加速器 对撞机 电子感应加速器 同步回旋加速器
静电加速器
• 静电加速器（ electrostatic accelerator） 利用静电高压加速带电粒子的装置。可用以加速电子或 质子。1931年R.J.范德格拉夫首先研制成功，称范德格 拉夫起电机。它是通过输电带将喷电针电晕放电的电荷输 送到一个绝缘的空心金属电极内，使之充电至高电压用以 加速带电粒子。加速器加速粒子的能量受到所使用绝缘材 料击穿电压的限制。为了提高静电加速器的工作电压和束 流强度，近代静电加速器安置在钢筒内，钢筒内充有绝缘 性能良好的高压气体，以提高静电高压发生器的耐压强度， 加速粒子能量可达14兆电子伏特（MeV） 。静电加速器 属于低能加速器，主要作各种技术应用。
大型强子对撞机
• 大型强子对撞器(Large Hadron Collider， LHC)是一座位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究 组织CERN的粒子加速器与对撞机，作为国际高 能物理学研究之用。(全球定位点：北纬46度14 分00秒，东经6度03分00秒 46.233333333333;6.05) LHC已经建造完 成，北京时间2008年9月10日下午15：30正 式开始运作，成为世界上最大的粒子加速器设施。 LHC是一个国际合作的计划，由34国超过两千 位物理学家所属的大学与实验室，所共同出资合 作兴建的。
回旋加速器
• 被加速的粒子以一定的能量在一圆形结构里运动，粒子 运行的圆形轨道是由磁偶极（dipole magnet）所控制。 和直线加速器(Linac)不一样，环形加速器的结构可以持 续地将粒子加速，粒子会重复经过圆形轨道上的同一点。 但是粒子的能量会以同步辐射方式发散出去。 • 同步辐射是当任何带电粒所发出的一种电磁辐射。粒子 在圆形轨道里运动时都有一个向心加速度，会让粒子持续 辐射。此时必须提供电场加速以补充所损失的能量。同步 辐射是一种高功率的辐射，加速器将电子加速以产生同相 位的X光。 • 除了加速电子以外也有些加速器加速较重的离子，如质 子，以运作更高的能量领域的研究。譬如高能物理对于夸 克及胶子的研究分析。
• 粒子加速器的结构一般包括 3个主要部分 ：①粒子源 ， 用以提供所需加速的粒子，有电子、正电子、质子、反质 子以及重离子等等。②真空加速系统，其中有一定形态的 加速电场，并且为了使粒子在不受空气分子散射的条件下 加速 ，整个系统放在真空度极高的真空室内。③导引、 聚焦系统 ，用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的 粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。所有这些都要 求高、精、尖技术的综合和配合。 • 加速器的效能指标是粒子所能达到的能量和粒子流的强度 （流强）。按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速 器（能量小于10^8eV）、中能加速器（能量在 10^8～10^9eV）、高能加速器（能量在10^9～ 10^12eV）和超高能加速器（能量在10^12eV以上)。 目前低能和中能加速器主要用于各种实际应用。
质子－反质子对撞机
• 质子与反质子的质量相同，电荷相反，也只需要 造一个环就能进行对撞。这种对撞机发展得较晚， 主要原因在于由高能质子束打靶产生的反质子束 强度既弱，性能又差，无法积累到足够的强度与 质子对撞。70年代后期，“冷却”技术的成功， 给予这种对撞机巨大的生命力(见加速器技术和原 理的发展)。 • 实现质子－反质子对撞虽然比质子－质子对撞能 节省一个大环，但也有一定的弱点，主要是由于 尽管经过冷却及积累,反质子的强度仍然比质子的 低得多,这样使得质子－反质子对撞机的亮度比质 子－质子对撞机低得多，前者最大为1029～ 1030cm-2· s-1, 后者则为1032cm-2· s-1。
粒子加速器简介
粒子加速器（particle accelerator）
• 是利用电场来推动带电粒子使之获得高能 量。日常生活中常见的粒子加速器有用于 电视的阴极射线管及X光管等设施。被加速 的粒子置于抽真空的管中，才不会被空气 中的分子所撞击而溃散。在高能加速器里 的粒子使用四极磁铁（quadrupole magnet）聚焦成束，粒子才不会因为彼 此间产生的排斥力而散开。
电子－质子对撞机
• 这种对撞机的主要困难在于电子束的横截面很小， 线度约为几分之一毫米，而质子的横截面较大,线 度约为一厘米左右。前者束流较密集,后者较疏松， 两者相撞时作用几率很小，目前正在研究中，实 现这种对撞需建立两个环，一个是低磁场的常规 磁铁环,以储存及加速电子；另一个是高场的超导 磁体环,以储存并加速质子，两个环的半径相同并 放在同一隧道中，所以电子的能量通常是几十吉 电子伏，质子的能量为几百吉电子伏。随着加速 器技术的提高,为了节约投资,新建的巨型加速器， 往往在一个隧道中建造三个环，以便可能进行多 种粒子对撞，例如质子质子、质子－反质子，电 子－正电子、质子－电子对撞。
质子－质子对撞机
• 这种对撞机需要建造两个环,分别储存两束相反方向回旋 的质子束，才能实行质子与质子的对撞。由于质子作回旋 运动时，其同步辐射要比电子小得多，在目前质子达到的 能量范围内，可以略去不计，因此为缩小这类对撞机的规 模,尽量采用强磁场,这就需要采用超导磁体。另外，质子 束的积累也不如电子对撞机那样方便，它必须依靠动量空 间的积累来实现。为此，必须首先在高能同步加速器中， 将质子加速到高能（一般为几十吉电子伏），依靠绝热压 缩，将质子束的动量散度压缩上百倍，再注入到对撞机中 去进行积累，质子对撞机中的高频加速系统主要是用来进 行动量空间的积累及积累完毕后的进一步加速，因此所需 要的高频功率也比电子对撞机小得多。由于上述原因，质 子－质子对撞机的规模要比电子－正电子对撞机大，投资 也较高。
电子感应加速器
• 在电磁铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流 励磁电磁铁时，在环形室内就会感生出很强的、同心环状 的有旋电场。用电子枪将电子注入环形室，电子在有旋电 场的作用下被加速，并在洛伦兹力的作用下，沿圆形轨道 运动。由于磁场和感生电场都是交变的，所以在交变电流 的一个周期内，只有当感生电场的方向与电子绕行的方向 相反时，电子才能得到加速。因而，要求每次注入电子束 并使它加速后，在电场尚未改变方向前就将已加速的电子 束从加速器中引出。由于用电子枪注入真空室的电子束已 经具有一定的速度，在电场方向改变前的短短时间内，电 子束已经在环内绕行几十万圈，并且一直受到电场加速， 所以，可以获得能量相当高的电子。例如一个100 MeV 的电子感应加速器，能使电子速度加速到0.999986c 。 这里，c是光在真空中的速度。
ห้องสมุดไป่ตู้
同步回旋加速器
• 它的主导磁场是随时间改变的以保证带电粒子在 恒定轨道上回旋。为此，磁铁做成环形的，可使 磁铁重量减轻。加速电场是交变的，其频率随着 带电粒子回旋频率的改变而改变，以保证谐振加 速。同步加速器既能加速电子，称为电子同步加 速器；又能用于加速质子，称为质子同步加速器 或同步稳相加速器。用于加速重离子的同步加速 器，顾名思义应称为重离子同步加速器。
对撞机
• 在高能同步加速 器基础上发展起 来的一种装置， 其主要作用是积 累并加速相继由 前级加速器注入 的两束粒子流， 到一定束流强度 及一定能量时使 其在相向运动状 态下进行对撞， 以产生足够高的 相互作用反应率， 从而便于测量。
发展历史
对撞机特点
对撞机的主要类型
电子－正电子对撞机
• 又称正负电子对撞机，由于正负电子的电荷相反， 所以这种对撞机只要建立一个环就可以了。相应 的造价就比较低，目前世界上已建成的对撞机大 部分是属于这一类的。 • 这种对撞机中所需的正电子是由能量为几十兆电 子伏以上的电子打靶后产生的，为了得到尽可能 强的正电子束，往往需要建造一台低能量的强流 电子直线加速器。另外产生出来的正电子束尚需 再度注入到注入器中，与电子一起加速到必要的 能量，再注入到对撞机中去。由于正电子束的强 度只及电子束的千分之一到万分之一，所以需要 几分甚至几十分钟的积累，才能达到足够的强度。
相对论重离子对撞机
• 位于美国纽约长岛的布鲁柯海文国家实验室的世 界顶级科学研究设备——相对论重离子对撞机 (Relativistic Heavy Ion Collider， RHIC)。这一顶尖级研究设备经过10年的建设， 于2000年正式运行。来自世界过各地的数百名 物理学家，试图利用RHIC研究宇宙起源的最初 时刻所发生的事情。该加速器驱动两束金离子束 流对撞，以求帮助科学家理解从最小的粒子物理 世界到最大的恒星世界的运作方式和原理。