質(zhì)譜儀與回旋加速器第一章第四節(jié)同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。氫的同位素：思考：能否設(shè)計(jì)一個(gè)方案，將一束混合有氕、氘、氚三者的離子（電荷量相同、質(zhì)量不同）分離開(kāi)來(lái)？U1+----------+++++++++U2+y方案一：只使用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)思考：能否設(shè)計(jì)一個(gè)方案，將一束混合有氕、氘、氚三者的離子（電荷量相同、質(zhì)量不同）分離開(kāi)來(lái)？L板間距為dmqy與m和q都沒(méi)有關(guān)系，說(shuō)明所有粒子偏轉(zhuǎn)情況都是相同的，因此無(wú)法將不同種類(lèi)粒子分離思考：能否設(shè)計(jì)一個(gè)方案，將一束混合有氕、氘、氚三者的離子（電荷量相同、質(zhì)量不同）分離開(kāi)來(lái)？方案二：使用電場(chǎng)加速，使用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)思考：能否設(shè)計(jì)一個(gè)方案，將一束混合有氕、氘、氚三者的離子（電荷量相同、質(zhì)量不同）分離開(kāi)來(lái)？方案二：使用電場(chǎng)加速，使用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)原理圖

加速電場(chǎng)

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底片mq一、質(zhì)譜儀1.質(zhì)譜儀：利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)，精確測(cè)定帶電粒子的比荷、分析同位素、測(cè)定已知電荷粒子的質(zhì)量。2.結(jié)構(gòu)及作用：①電離室：使中性氣體電離，產(chǎn)生帶電粒子②加速電場(chǎng)：使帶電粒子獲得速度③偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：使不同帶電粒子偏轉(zhuǎn)分離④照相底片：記錄不同粒子偏轉(zhuǎn)位置及半徑電離室加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)照相底片要認(rèn)識(shí)原子核內(nèi)部的情況，必須把核“打開(kāi)”進(jìn)行“觀察”，然而原子核被強(qiáng)大的核力約束，我們?cè)趺床拍馨言雍舜蜷_(kāi)呢？用高能量的粒子去轟擊原子核問(wèn)題二：粒子獲得的最大動(dòng)能和什么因素有關(guān)問(wèn)題一：如何獲得高能粒子呢問(wèn)題三：如何才能突破直流高壓的限制，使粒子獲得更多的能量1990年建成的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)1966年建成的斯坦福大學(xué)的加速器管長(zhǎng)3500米如何設(shè)計(jì)一個(gè)多次加速且減小占地的加速器呢？回旋加速器示意圖接高頻電源狹縫原理圖粒子源

回旋加速器

粒子源勻強(qiáng)磁場(chǎng)問(wèn)題一：粒子在D形盒運(yùn)動(dòng)一個(gè)半圓所用時(shí)間是多少呢？問(wèn)題二：所加的交變電壓的周期是多少？（狹縫很窄，在狹縫中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可以忽略）問(wèn)題三：帶電粒子能否在回旋加速器中無(wú)限加速，假設(shè)D形盒半徑為R，帶電粒子獲得的最大動(dòng)能是多少呢？問(wèn)題四：如果回旋加速器半徑足夠大，粒子速度可以一直加速下去嗎？這個(gè)過(guò)程看似可以一直進(jìn)行下去，但實(shí)際上回旋加速器加速的帶電粒子，能量達(dá)到25-30MeV就很難加速了。這是因?yàn)榘凑摘M義相對(duì)論，粒子的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增加，圓周運(yùn)動(dòng)的周期也隨之增加，這樣電場(chǎng)與運(yùn)動(dòng)將不再同步，也就沒(méi)辦法加速了。————不可以超過(guò)光速！回旋加速器的應(yīng)用2012年上帝粒子——希