粒子加速器ParticleAccelerators.ppt
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1、粒子加速器 Particle Accelerators,郭之虞 北京大学重离子物理研究所 2007年912月,核技术及应用专业必修课,第一章 绪论 第二章 回旋加速器 第三章 同步加速器 第四章 射频直线加速器 第五章 高压型加速器 第六章 其它类型的加速器 需具备的基础知识:数学分析、线性代数、常微分方程、贝瑟函数、普通物理、相对论力学、电动力学、传输线理论,第一章 绪论,一、什么是粒子加速器,粒子加速器是利用电场加速带电粒子的装置 F = qE = ma 阴极射线管(显像管)是加速器的雏形 粒子速度不能超过光速,但能量增加不受限制,故加速器实际上是增能器。 W = qe Es ds 粒子能
2、量的单位:电子伏(eV) 1 eV = 1.6021019 J 对e, 1.1MeV时 =0.95, 11MeV时 =0.999,二、加速器的产生与发展,1919年卢瑟福用天然源首次实现人工核反应科学家需要可控的人工射线! 20年代末30年代 Van de Graaff Herb Cockcroft & Walton Widere Lawrence 思想活跃、发展迅速,静电与回旋为主流,二战后50年代 雷达微波功率源射频直线加速器 SLAC:e 900 MeV 自动稳相原理 (1945) 突破回旋能量限制 稳相加速器: p 700 MeV 同步加速器: e 1 GeV p 10 GeV,607
3、0年代 等时性回旋加速器 交变梯度强聚焦原理 同步: e 12 GeV, p 500 GeV 直线: e 20 GeV, p 800 MeV 对撞机原理 DESYDoris 5.3 GeV e + e+ 超导加速技术,8090年代 对撞机飞速发展 同步辐射装置广为建造 工业与医学应用得到普及 本世纪 大型强子对撞机LHC / 国际直线对撞机ILC 散裂中子源SNS / 放射性核束加速装置RIA 三代光源 / 能量回收直线加速器ERL / X波段自由电子激光X-FEL 激光等离子体加速 牵引力与驱动力,三、加速器的构成与 主要性能指标,1. 基本物理问题 1)提高能量:加速 2)形成轨道:约束
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