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加速器的工作原理

2021/04/15
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硬件型号:中频变压器型 VF-MFT电子加速器

系统版本:电子加速器装置

电子感应加速器是利用感生电场来加速电子的一种装置。由示意图可知(图片源自网络)加速器由磁轭和磁极均用硅钢片制成,在上下圆形磁极间的气隙中放置用优质玻璃或陶瓷材料做成的环形真空盒。在真空盒内,需要保持Torr的真空度。当电磁铁绕组通以交变电流,产生交变磁场时,在真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化,这时真空盒空间内也就产生感应涡旋电场。因磁场分布是轴对称的,所以感应电场的电力线是闭合的同心圆族,其中一条同真空盒轴线相一致。如果用电子枪沿电力线方向将电子注入到真空盒内,那么这些电子将在涡旋电场作用下得到加速。在磁场由弱变强的增长过程中,电子在真空盒里可回转几兆圈,被加速而获得几兆电子伏甚至上百兆电子伏的能量。磁场增长到最大值后下降,由强变弱恢复到初始值;这时间内它所产生的涡旋电场方向同电子运动方向相反。因此,应当在电场改变方向之前就把电子引出来;或使高能电子打在钨、铂等金属靶上,通过轫致辐射产生γ射线。可见,电子感应加速器的射线输出是脉冲式的,每秒钟的脉冲数就等于交变磁场的频率。

电子感应加速器的能量上限,取决于电子沿圆形轨道运动时受到较大的向心加速作用而产生的能量辐射损失。这种辐射损失,是随电子能量的四次方迅速增长的。只有采取特殊措施来补偿这一能量损失,才能维持电子的轨道半径不变,使电子能量进一步提高。不过,在电子感应加速器中补偿起来比较困难,所以用感应加速器方法很难把电子加速到很高能量,到目前为止,这种加速器所达到的最高能量是315MeV。在磁场由弱变强的增长过程中,电子在真空盒里可回转几兆圈,被加速而获得几兆电子伏甚至上百兆电子伏的能量。磁场增长到最大值后下降,由强变弱恢复到初始值;这时间内它所产生的涡旋电场方向同电子运动方向相反。因此,应当在电场改变方向之前就把电子引出来;或使高能电子打在钨、铂等金属靶上,通过轫致辐射产生γ射线。可见,电子感应加速器的射线输出是脉冲式的,每秒钟的脉冲数就等于交变磁场的频率。

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