中子加速器是怎么加速中子的?中子加速器与质子和电子加速器相比有什么优点?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/27 08:38:18
中子加速器是怎么加速中子的?中子加速器与质子和电子加速器相比有什么优点?
有中子加速器是肯定有的,上个星期在新闻联播中还说,我国正在研究。中子不带电,不能靠电场,磁场加速,那还能怎么加速?

一般加速器是靠电磁场加速的,所以只能加速带电粒子,而中子不带电,我是个研究粒子物理的学生,没听说过中子加速器阿.
因为中子不带电,所以没有质子和电子加速器的辐射修正,也没有初级电磁作用的本底,这可能是它的优点.

利用直线加速器加速带电粒子时,粒子是沿着一条近于直线的轨道运动和被逐级加速的,因此当需要很高的能量时,加速器的直线距离会很长。有什么办法来大幅度地减小加速器的尺寸吗?办法说起来也很简单,如果把直线轨道改成圆形轨道或者螺旋形轨道,一圈一圈地反复加速,这样也可以逐级谐振加速到很高的能量,而加速器的尺寸也可以大大地缩减。

图3.4是回旋加速器的工作原理简图。1930年E.O.劳伦斯在直线加速器谐振加速工作原理的启发下,提出了研制回旋加速器的建议。劳伦斯建议在回旋加速器里采用一个轴向磁场,使带电粒子不再沿着直线运动,而沿着近似于平面螺旋线的轨道运动。1931年建成了第一台回旋加速器,磁极直径约10厘米,用2千伏的加速电压工作,把氘核加速到80keV,证实了回旋加速器的工作原理是可行的。在1932年又建成了磁极直径为27厘米的回旋加速器,可以把质子加速到1MeV。

回旋加速器的电磁铁的磁极是圆柱形的,两个磁极之间形成接近均匀分布的主导磁场。磁场是恒定的,不随时间而变化。在磁场作用下,带电粒子沿着圆弧轨道运动,粒子能量不断地提高,轨道的曲率半径也不断地提高,运动轨道近似于一条平面螺旋线。

两个磁极之间是真空室。里面装有两个半圆形空盒状的金属电极,通称为“D形电极”。D形电极接在高频电源的输出端上,2个D形电极之间的空隙(加速间隙)有高频电场产生。粒子源安装在真空室中心的加速间隙中。D形电极内部没有高频电场,粒子进入D形电极之内就不再被加速,在恒定的主导磁场作用下做圆周运动。只要粒子回旋半圆的时间等于加速电压半周期的奇整数倍,就能够得到谐振加速。用一个表达式可以表示成:

Tc=KTrt

式中Tc是粒子的回旋周期,Trt是加速电压的周期,K应该是奇整数。

这类利用轴向磁场使带电粒子做回旋运动,周期性地通过高频电场加速粒子的回旋加速器又可以分为两类:

第一类是没有自动稳相机制的。等时性回旋加速器就