1.4质谱仪与回旋加速器 (共13张PPT)

(共13张PPT)
第一章 安培力与洛伦兹力
4、质谱仪与回旋加速器
CONTENTS
01
了 解 质 谱 仪
02
03
目录
随 堂 训 练
了解回旋加速器
一、质谱仪（阿斯顿）
1、质谱仪：利用磁场对带电粒子的偏转，由带电粒子的电荷量、轨道半径确定其质量的仪器。
2、结构：
①电离室：使中性气体电离，产生带电粒子
②加速电场：使带电粒子获得速度
③粒子速度选择器：使具有相同速度的粒子进入偏转磁场
④偏转磁场：使不同带电粒子偏转分离
⑤照相底片：记录不同粒子偏转位置及半径
加速电场
速度选择器
4、原理：
3、作用：
①可测粒子的质量及比荷
②与已知粒子半径对比可发现未知的元素和同位素
加速电场U1：
速度选择器E，B：
偏转磁场B0：
m不同，r 就不同
1．回旋加速器：获得高能粒子研究粒子微观结构的装置。
2、结构及作用 ：
①两个大磁极 ：在带电粒子运动范围内产生很强的匀强磁场，使带电粒子做匀速圆周运动。
②两个D形扁平铜盒：使D形盒内部有磁场没有电场。使带电粒子的圆周运动不受电场影响。
③D形盒间的窄缝：使带电粒子在这一区间被电场加速。
④交变电场：交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。使带电粒子在D形盒间的窄缝被加速。
二、回旋加速器（劳伦斯）
接高频
电源
狭缝
原理图
粒子源






3、工作原理：
①带电粒子在D形盒中运行的周期：
（1）周期问题
②每过 电场方向要改变一次，以保证带电粒子始终被加速。
③电场的变化周期要等于粒子的运动周期：
3、原理：
（2）粒子最大动能：
（离开半径与D形盒半径相同）
对某种粒子q、m一定，粒子获得的最大动能由磁感应强度B和回旋加速器的半径R决定，与加速电压的大小无关。
3、原理：
（3）回旋加速器不可无限加速。
粒子速度v接近光速c时，质量变大，在磁场中运动周期改变，与交变电场周期不同步。
改进：
1.在磁场中做圆周运动,周期不变
2.每一个周期加速两次
3.电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同
4.电场一个周期中方向变化两次
5.粒子加速的最大速度由盒的半径决定
6.电场加速过程中,时间极短,可忽略
4.回旋加速器的特点
回旋加速器