物理案例分析例子一.doc

附表：
XXXX大学物理规律应用项目案例库
学生姓名

学号

二级学院

专业班级

任课老师

成绩

案例名称
粒子加速器
收集日期
年 月 日
应用案例
案例描述
粒子加速器（particle accelerator）全名为“荷电粒子加速器”，是使带电粒子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电磁、高真空装置。加速器种类很多，主要有静电加速器，直线加速器，回旋加速器，同步回旋加速器，电子感应加速器等等。
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。粒子加速器有环形加速器和直线加速器两种基本型式。粒子加速器是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具。
应用加速器产生的电子束或X射线进行辐照加工已成为化工、电力、食品、环保等行业生产的重要手段和工艺，是一种新的加工技术工艺。它广泛应用于聚合物交联改性、涂层固化、聚乙烯发泡、热收缩材料、半导体改性、木材-塑料复合材料制备、食品的灭菌保鲜、烟气辐照脱硫脱硝等加工过程。
物理
规律及
案例解释
物理规律
处于外电场中的电荷要受到电场力的作用，若电荷q处于外电场E中，其所受的电场力为F=qE。静电加速器和直线加速器无需磁场，仅靠着静电加速器加速。
运动电荷在磁场中会受到力的作用，这个力叫作洛伦兹力。当磁感应强度为B，带电粒子以初速度V0进入磁场，它是做匀速圆周运动，根据牛顿定律，有=q·v×B=m·(dv/dt),运动半径为R=mV0/qB，运动周期为T=2π/V0=2πm/qB，所以粒子在加速器中，它走半圈所用的时间只与它的质量和电荷以及磁场有关，与它们的速度无关。
案例解释
回旋加速器中，在真空中的两个半圆形D形电极置于电磁铁的两级间，D形电极分别接到高频振荡器的两极，由离子源发出的离子，经过两电极的间隙时被加速电位加速，由于是圆形轨道运动，所以让D形运动的时间等于振荡周期的1/2，那么每个粒子到达两极的空隙时，均被加速，如此往复，就可获得很高的能量。类似地，若可以改变加在电极上的交流电压的频率，即不再用固定的频率，而采用逐渐缓慢减少的频率，这样当粒子的能量很高而在电极内绕圈所需时间逐步增加时，频率跟着减少，这样粒子在缝隙时，恰好得到加速。加速器的种类很多，每一种都有它的特点，但是都是为了人类的发展而产生！