1、1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器電離室加速電場偏轉(zhuǎn)磁場照相底片1.電離室中的帶電粒子經(jīng)小孔S1飄入電壓為U的加速電場，被加速后經(jīng)S2、S3的進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的偏轉(zhuǎn)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(diǎn)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(jīng)電場加速后進(jìn)入速度選擇器（內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、電場強(qiáng)度為E），再經(jīng)小孔P進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的偏轉(zhuǎn)磁場，已知某粒子打到照相底片上的點(diǎn)距小孔P的距離為L，求其質(zhì)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(diǎn)與入射點(diǎn)的距離就可以測出圓周運(yùn)動的半徑r，進(jìn)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(zhì)量、分析同位素，這種儀器叫做質(zhì)譜儀。弗朗西斯阿斯頓 在19世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆孫的學(xué)生“阿斯頓”就按照這樣的想法設(shè)計了質(zhì)譜儀，他用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了氖 20 和氖 22，證實了化學(xué)中同位素的存在?，F(xiàn)在經(jīng)過多次改進(jìn)，質(zhì)譜儀已經(jīng)成為一種十分精密的儀器，是粒子物理科學(xué)研究和分析同位素的重要工具。 在粒子物理學(xué)的研究中，經(jīng)常需要高能粒子做為“炮彈”去轟擊未知原子，以便“打開”其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。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(diǎn): 受實際能達(dá)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(jīng)n極的電場加速后增加的動能為：.多級加速器 缺

3、點(diǎn)：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(diào)管大廳電場加速磁場偏轉(zhuǎn)獲得高能粒子回旋加速器回旋加速器的構(gòu)造：粒子源；兩個D形盒；勻強(qiáng)磁場；高頻電源；粒子引出裝置。持續(xù)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(xué)勞倫斯跟他人合作研制完成，結(jié)構(gòu)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(qiáng)磁場B中，用于回旋帶電粒子，實現(xiàn)多次加速

4、功能。美國費(fèi)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(dá)2公里左右，能量可達(dá)500GeV?？茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任例1.如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場。下列表述正確的是()A質(zhì)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(zhì)比越小ACAB例3.已知帶電粒子的電荷量為q ，質(zhì)量為m ，加速時狹縫間電壓大小恒為U ，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ， 形盒的半徑為D ，狹縫之間的距離為d 設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶