1.4 質譜儀與回旋加速器 課件-高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊_第1頁
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文檔簡介

1、1.4質譜儀與回旋加速器電離室加速電場偏轉磁場照相底片1.電離室中的帶電粒子經小孔S1飄入電壓為U的加速電場，被加速后經S2、S3的進入磁感應強度為B的偏轉電場，最后打到照相底片D上，已知某帶電粒子打到照相底片上的點到S3的距離為L，求該粒子的比荷（不計重力）。大量電荷量均為q的帶電粒子經電場加速后進入速度選擇器（內部磁感應強度為B、電場強度為E），再經小孔P進入磁感應強度為B0的偏轉磁場，已知某粒子打到照相底片上的點距小孔P的距離為L，求其質量。 大量的不同帶電粒子被分離后打在照相底片的不同地方感光，通過測量感光點與入射點的距離就可以測出圓周運動的半徑r，進而可以精確測定帶電粒子的比荷（q/

2、m）、測定帶電粒子的質量、分析同位素，這種儀器叫做質譜儀。弗朗西斯阿斯頓 在19世紀末，英國物理學家湯姆孫的學生“阿斯頓”就按照這樣的想法設計了質譜儀，他用質譜儀發現了氖 20 和氖 22，證實了化學中同位素的存在。現在經過多次改進，質譜儀已經成為一種十分精密的儀器，是粒子物理科學研究和分析同位素的重要工具。 在粒子物理學的研究中，經常需要高能粒子做為“炮彈”去轟擊未知原子，以便“打開”其內部結構。那如何才能獲得需要的高能粒子呢？ 1.單級加速器Umq粒子獲得的能量：Ek=Uq缺點: 受實際能達到的電壓限制,所獲能量并不太高 由動能定理得帶電粒子經n極的電場加速后增加的動能為：.多級加速器 缺

3、點：為了獲得足夠高能量，采用多級直線加速器的加速裝置要很長很長，所占空間太大。斯坦福直線加速器中心 2英里長的直線加速器速調管大廳電場加速磁場偏轉獲得高能粒子回旋加速器回旋加速器的構造：粒子源；兩個D形盒；勻強磁場；高頻電源；粒子引出裝置。持續加速條件： 世界上第一臺回旋加速器 （勞倫斯）回旋加速器 這就是世界上第一臺回旋加速器（4.5英寸），是1931年由美國加利福尼亞州伯克利加州大學勞倫斯跟他人合作研制完成，結構原理可以簡化為下面這張圖，回旋回速器是由兩個D1和D2的中空的半圓形金屬盒組成，兩盒之間接有交流電源，用于加速帶電粒子。兩個半圓形盒處于勻強磁場B中，用于回旋帶電粒子，實現多次加速

4、功能。美國費米實驗室 目前世界上能量最高的超級粒子同步回旋加速器，直徑達2公里左右，能量可達500GeV。科學態度和責任例1.如圖是質譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片。平板S下方有磁感應強度為的勻強磁場。下列表述正確的是()A質譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質比越小ACAB例3.已知帶電粒子的電荷量為q ，質量為m ，加速時狹縫間電壓大小恒為U ，磁場的磁感應強度為B ， 形盒的半徑為D ，狹縫之間的距離為d 設從粒子源產生的帶

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