回旋加速器的原理及應用指導教師：楊曉梅課題組長：馬學利（12008243618）組員：楊云（12008243579）

班級：08級物理師范2班日期：2009年10月27日回旋加速器的發展史

1回旋加速器的發展史二回旋加速器的結構及原理

1回旋加速器的結構圖2回旋加速器的工作原理及相關計算

三

回旋加速器的應用

1在醫學方面的應用2在科學方面的應用

四心得體會

五參考文獻

六結束語目錄一：發展史勞倫斯(ErnestOrlandoLawrence)是美國著名物理學家、回旋加速器的發明者，1901年8月8日出生于美國達科他州南部的坎頓。

1930年，EarnestO.Lawrence提出了回旋加速器的理論，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，研制了世界上第一臺回旋加速器，這臺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回旋加速器原理。EarnestO.Lawrence隨后，經M.StanleyLivingston資助，建造了一臺25cm直徑的較大回旋加速器，其被加速粒子的能量可達到1MeV。回旋加速器的光輝成就不僅在于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回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。

30年代以來，回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回旋加速器，其中最大的可生產44MeV的α粒子或22MeV的質子。但由于相對論效應所引起的矛盾和限制，經典回旋加速器的能量難以超過每核子20多MeV的能量范圍。后來，人們基于1938年托馬斯（L.H.Thomas）提出的建議，發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，回旋加速器不需要長時間使用高電壓，世界第一臺回旋加速器

幾個周期后也同樣可獲得最大的能量。在同步回旋加速器中最典型的加速電壓是10kV，并且，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。

60年代后，在世界范圍掀起了研發等時性回旋加速器的高潮。等時性回旋加速器（Isochronouscyclotron）是由3個扇極組合（compact-pole3sector）的回旋加速器，能量可變，以第一和第三偕波模式對正離子進行加速。

二：結構及原理1：結構圖檢測器是加速器中最重要的設備部件，它們用來觀測碰撞后的粒子和輻射。檢測器有許多類型——從氣泡室、云室到固態電子檢測器。對撞機實驗室可能在加速器的不同部分放置多種檢測器。

（1）云室檢測器在室內裝有飽和的水蒸氣。當高能粒子通過水蒸氣時，水蒸汽會離子化，形成一個蹤跡，這與噴氣式飛機穿過云層時留下的蹤跡非常相像。在SLAC還有一種檢測器是SLAC大型檢測器（SLD）。

（2）SLD是一種多層檢測器。每層都能看到一個不同的事件，SLD是一種大型的桶形固態檢測器，豎起來時比四層樓還高，重量超過4000噸！

（3）頂點探測器——檢測粒子軌跡的位置

（4）漂移檢測器是加速器中最重要的設備部件，它們用來觀測碰撞后的粒子和輻射。

電源系統：粒子加速器需要使用大量電能。在有些地方會通過當地的電力公司來提供，有些加速器則在現場配備有發電機。銅管：粒子加速器的主要結構是銅管。銅管內部有強大真空，粒子通過該真空管道行進。管是由銅制成的，奧特曼—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帶電粒子在電場中被加速、在勻強磁場中作勻速圓周運動的半徑不斷增大，而周期不變的特點，使粒子在磁場中每轉半周即能在電場中加速一次，從而使粒子獲得高速的裝置。

為了對帶電粒子進行多次加速，同時考慮到占地面積的問題，回旋加速器便應運而生。回旋加速器是利用磁場使帶電粒子作回旋運動，在運動中經高頻電場反復加速的裝置。

在回旋加速器中心部位的離子源（IonSource）經高壓電弧放電而使氣體電離發射出粒子束流，該粒子束流在稱為Dees的半圓形電極盒（簡稱D型盒）中運動。D型盒與高頻振蕩電源相聯為加速粒子提供交變的電場。在磁場和電場的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的軌道中運動飛行被加速的粒子在近似于螺旋的軌道中運動飛行。在回旋加速器中心區域，