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同步加速器加速原理

粒子自動穩相原理

同步加速器的加速原理基於粒子自動穩相原理,這一原理是在1944至1945年間由Β.И.韋克斯勒和E.M.麥克米倫各自獨立發現的。它利用高頻電場在固定的環形軌道上加速帶電粒子,如電子或離子。在同步加速器中,磁場的強度隨著被加速粒子能量的增加而增加,以保持粒子的迴旋頻率與高頻加速電場的同步。

同步加速器的核心組成部分包括:

同步階段。通過電磁鐵和電子鏡將電子束聚焦,確保其具有足夠的束流密度和相乾度,滿足後續加速要求。

加速階段。利用高頻電場加速電子束,並通過磁場引導電子束在加速器中運動。加速器中的電磁場隨著電子束的運動而變化,確保電子束的相位與電場相同,以獲得最大的加速效果。

同步加速器的主要優勢包括:

能夠實時調節質子或重離子的能量。

產生的射線對環境污染小,使得其在輻射治療等領域具有顯著優勢。

同步加速器與迴旋加速器的主要區別在於:

同步加速器採用射頻電場進行粒子加速,而迴旋加速器則使用磁鐵和電極控制粒子軌道來進行加速。

同步加速器結構相對複雜,包括加速腔和穩定器等組件,而迴旋加速器結構簡單,由磁極系和電極構成。

同步加速器主要套用於高能物理實驗、同位素生產、輻射治療等領域,而迴旋加速器則廣泛套用於粒子物理實驗、醫學放射性同位素的生產等領域。