1、加速器考试复习第一章1、加速器就其加速原理有几类？各自的工作原理如何？答：1、按加速器原理的不同，可大致分为：（1）高压加速器 原理：粒子一次（或两三次）通过一个高电势差，以便得到加速。像倍压加速器、静电加速器、绝缘磁芯变压器等。可用于加速电子，也可以加速质子、氘核、氦核以及其他重离子。（2）涡旋电场加速的回旋式加速器原理：利用轴向磁场约束粒子，使粒子回旋运动；并利用电磁感应所产生的涡旋电场来加速粒子。例如：电子感应加速器，只能用来加速电子。（3）高频电场加速的回旋式加速器原理：利用轴向磁场使粒子回旋运动，多次通过高频加速电场得到加速。这类加速器可分为两类：一类加速器里没有自动稳相现象，如普通
2、回旋加速器。另一类是有自动稳相现象的。如稳相加速器、质子同步加速器、电子同步加速器、电子回旋加速器。（4）直线加速器原理：在这类加速器里，粒子大致沿直线轨道运动，在微波场的作用下得到加速，像行波电子加速器、质子驻波加速器。（5）除了以上四类加速器外，还有利用电磁感应电场加速的直线加速器第二章8、串列加速器的工作原理如何？让粒子多次通过加速电势差，就有可能把粒子加速到很高的能量。但是在静电加速器里的加速电压是恒定的，如果粒子从地向高压电极运动时得到加速，那么当它离开高压电极时，就会收到减速，能量反而降低，不能再一次被加速。为了使粒子离开高压电极时再加速一次，就必须在粒子达到高压电极时，变换它的电
3、荷的极性。这就是串列加速器的工作原理。第三章1. 旋转对称场中粒子的运动方程，轨道半径？说明轨道半径公式中负号的意义?运动方程： .,1,22dtrBZdtzmdtrBZtzEtrt trdttde zereee半径方程：式中zecBZmvr,dtr式中负号表示对正电荷的粒子（Z0）来说，v 和 Bz 的符号应该相反。也就是说，如果 Bz 大于 0（磁场方向向上） ，那么粒子将会顺时针迴旋（v 0）.对负粒子而言，迴旋方向和磁场方向的关系和上面说的正好相反。2. 粒子运动参数的相对论表达式？粒子总能量： 是 粒 子 的 动 能式 中 W,10212cvmo动量： 21)0(Wcmv轨道半径：
4、cecBZr210迴转频率：0002/12mBZfWffBZece其 中3. 电子感应加速器的工作原理？在空间取一条封闭回路，当通过回路的磁感应强度发生变化时，那么那条回路上就会有感应电场发生。加入在那条回路上安放一匝导线，导线中传导电子就会被感应电场加速，这就是感应加速器的工作原理4. 导出电子能量改变量和加速器磁通变化量的关系式，为什么电子感应加速器不适宜加速离子秒兆 周 /18.472210210Wrrfc推导过程见 P104P106；电子能量改变量和加速器磁通变化量的关系式： 。Wcr2不能加速离子的原因：虽然电子感应加速器加速电子和离子最终的能量都相同，但是加速重离子的轨道半径要大得
5、多，并且重离子的速度比电子的速度要低得多，要使重离子增加一定动能所需要的磁通变化将要比电子大得多。所以感应加速方法只适合用来加速电子。第四章 回旋加速器1、回旋加速器的基本工作原理？粒子轨道半径及轨道半径形状如何？答：回旋加速器的电磁铁磁极是圆柱状的，两个磁极之间形成大致均匀分布的主导磁场，磁场是恒定的，不随时间变化，在主导磁场的作用下，粒子沿圆弧轨道运动。在两个磁极之间安放着真空室，有两个金属电极，粒子在经过金属电极时加速，在磁场中作回旋运动，到加速一定值 时，引出粒子。(p165)在加速中，粒子能量不断增加，轨道半径不断增大，运动轨迹近似一条平面螺旋线，相邻轨道间距 (p169)=cos粒
6、子轨道半径是磁场半径2、回旋加速器的主要参数 w、f、B 之间的关系？答：(p167) (p168)=2 =48()22第六章 同步加速器3、离子回旋频率与主导磁感应强度的关系 RrBfZrBWRrWfrBrvZfRrvfcS ScSscSsc 022040, 2020 040, 040 100, 313.13123.2因 此 得 到 ： 假 设又 因 为代 入 得 到 ：7、 同步加速器最大轨道磁场 1T,希望将电子加速到 1000MeV,求轨道半径和调频范围（入射电子能量 =100MeV） 。若用于加速质子（入射能量为 2MeV） ，1W加速到同样的能量，求对应的轨道半径和调频范围。轨道半
7、径公式： ZBr302mBZWr 131960.530.130 ；， 该 式 可 以 简 化 为对 于 电 子 能 量 很 高调频范围 ifififvmZBr 132101010210 9363 对 于 质 子调频范围 = ifififv5第七章 对撞机和光子工厂1. 相对运动的粒子间的作用能为什么远大于运动粒子与静止粒子间的作用能？答：两个粒子间的有效作用能，等于该二粒子在它们的质量中心系统中的动能之和。如果一个粒子在实验室坐标中以 V 速率轰击在实验室坐标中静止的同种粒子，则二粒子间的有效作用能比运动粒子的动能要小，因为有一部分要转化为质量中心系统的动能。如果靶不是静止的，也以 V 的速率
8、向相反方向运动，则这两种粒子的质量中心对实验室是静止的，因而这两个粒子间的有效作用能就等于它们在实验室坐标中动能之和。第九章 直线加速器3. 几种慢波结构的波导的特点。答：盘荷波导：在均匀的金属波导里面沿轴线每隔距离 d，安放一片金属板，金属板中央有半径为 a 的圆孔，是电子通道。带漂移管的谐振腔：沿谐振腔轴线等间隔地安放有漂移管，漂移管中心间隔为 d，它也是一个周期为 d 的周期结构。螺旋线波导：在金属圆筒内，沿着轴线安放有金属管绕制的螺旋管。5. 质子直线加速器的原理。 （驻波加速器原理） （P446）答：利用谐振腔的驻波电磁场来加速粒子的，在圆柱形空腔谐振腔里可以激励起 TM010 式振荡，在谐振腔里有较强的轴线方向的电场分量，这个轴向电场就可以用来加速质子。6. 行波直线加速器的原理，电子束入射拘束管的作用和原理。答：行波直线加速器是利用波导中的行波电场来加速电子的。为了提高俘获效率，并减少电子分布相角的宽度，以提高最终电子流的能量均匀度，在电子枪和加速器主体之间也常装有拘束器。
