回旋加速器的工作原理

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粒子原位于两D形盒的缝隙中央处，从粒子源放射出的带电粒子经两D形盒间的电场加速后，垂直磁场方向进入某一D形盒内，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动．若带电粒子的电荷量为q，质量为m，进入D形盒时速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，则带电粒子在D形盒中运动的轨道半径为

带电粒子在一个D形盒内运动的时间为

由上式可以看出，粒子在一个D形盒内运动的时间跟带电粒子的荷质比和磁感应强度的大小有关，跟带电粒子的速度和轨道半径的大小无关

使高频电源的周期，则当粒子从一个D形盒飞出时，缝隙间的电场方向恰好改变，带电粒子在经过缝隙时再一次被加速，以更大的速率在另一D形盒内做匀速圆周运动……利用缝隙间的电场使带电粒子加速，利用D形盒中的磁场控制带电粒子转变，每经过缝隙一次，带电粒子的速度增大一次，粒子的速度和动能逐次增大，在两D形盒内运动的轨道半径也逐次增大，设粒子被引出D形盒前最后半周的轨道半径的R，则带电粒子从加速器飞出时的速度和动能分别为

由上式可以看出，虽然洛伦兹力对带电粒子不做功，但粒子的动能却与磁感应强度有关；虽然电场使带电粒子加速，但粒子的动能却与缝隙间的加速电压无关这是因为加速电压越大，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增大得越多，导致带电粒子在D形盒中的回旋次数越少；反之，加速电压越小，粒子在D形盒中的回旋次数越多，可见加速电压只影响带电粒子加速的总次数，并不影响出速度v_max和相应的动能E_kmax．而磁感应强度越大，轨道半径就增大得越慢，粒子在D形盒中加速的总次数就越多，在加速电压一定的条件下，带电粒子的最大动能就越大