粒子加速器.docx

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粒子加速器

粒子加速器

[填空题]

1什么是粒子源

参考答案：

用以提供所需加速的各种粒子，如电子枪、离子源、极化粒子源等。

[填空题]

2真空加速结构

参考答案：

A.加速管或加速腔；

B.控制束流运动轨道的导引、聚焦系统电磁场系统；

C.真空系统。

[填空题]

3按粒子种类

参考答案：

1电子加速器

2质子加速器

3重离子加速器

[填空题]

4按加速粒子能量

参考答案：

1低能加速器，能量在100MeV以下

2中能加速器，能量在0.1～1GeV间的称

3高能加速器，能量高于1GeV

[填空题]

5同步辐射光源的独特优点

参考答案：

（1）光谱连续可调

（2）方向性强

（3）亮度高：

可比X光机高上万倍，甚至上亿倍

（4）具有特定的时间结构

（5）特定的偏振光

[填空题]

6特定的偏振光

参考答案：

在轨道平面，辐射是100％是线偏振的粒子源是产生带电粒子束的装置，粒子源的水平决定加速器的流强、发射度、粒子种类。

[填空题]

7对离子源的要求

参考答案：

1.要求离子种类多、电荷态高

2.要求离子束的强度足够大

3.要求离子束的发射度小、亮度高、能量分散小

4.要求离子源的寿命长

5.要求离子源的效率高

[填空题]

8对引出系统的要求是

参考答案：

1）能引出强的束流或具有高的引出效率；

2）引出的束流具有优良的品质；

3）具有适当的气阻。

[填空题]

9真空计可分为绝对真空计和相对真空计两大类

参考答案：

（1）凡能从其本身测得的物理量如液柱高度、工作液、比重等直接计算出气体压力的称绝对真空计，这种真空计测量精度较高，主要用作基准量具。

（2）相对真空计主要利用气体在低压力下的某些物理特性如热传导、电离、粘滞性和应变等与压力的关系间接测量，其测量精度较低，而且测量结果还与被测气体种类和成分有关。

因此相对真空计必须用绝对真空计标定和校准后方能用作真空测量。

但它能直接读出被测压力，使用方便，在实际应用中占绝大多数。

[填空题]

10倍压加速器特点

参考答案：

束流品质及能量稳定度较静电加速器差，但负载能力大，可加速各种粒子，提供连续或脉冲束流。

[填空题]

11高频高压加速器特点

参考答案：

束流品质较好，高压纹波小，稳定可靠，束流功率可达150KW，但电源利用率低。

[填空题]

12高频高压加速器主要用途

参考答案：

电子辐照，也可供核物理实验机及分析用

[填空题]

13电子的引出

参考答案：

用偏移脉冲去触发偏移线路，给绕在磁铁中心垫片外的偏移线圈一个脉冲电流，改变中心磁通，破坏2：

1条件，使电子偏移离开平衡轨道。

[填空题]

14电子的能量范围

参考答案：

上限约为500MeV。

目前世界上能量最高的一台是320MeV，但造价昂贵，经济上很不合算。

因为能量越高，平衡轨道半径越大，磁通的利用率就越低，所以最佳能量范围是15~35Mev。

[填空题]

15电子感应加速器的应用

参考答案：

光核反应、如无损探伤、工业辐照以及放射治疗等

[填空题]

16线感应加速器是一个复杂的系统，主要由

参考答案：

提供电子束源的注入器、加速电子的加速组件，提供加速脉冲的脉冲功率系统、电子束的输运系统，控制和监测系统，轫致辐射靶区以及辅助系统等组成。

[填空题]

17回旋加速器工作原理

参考答案：

为了保证回旋加速器顺利地加速离子并将达到能量的离子引到外靶上来，回旋加速器应包括六个部分：

1.产生直流磁场的磁体。

2.包括D型盒的高频电压发生器。

3.产生离子的离子源或离子注入系统；4.将加速完毕的离子引到外靶的偏转引出系统5.真空系统；6.供电与控制系统

[填空题]

18相位滑移

参考答案：

回旋加速器中要求共振加速.带电粒子的圆周运动周期与电流的周期相同。

[填空题]

19理想离子在加速过程中要满足以下两个条件：

参考答案：

一注入相位φi要与平衡相位φs相同

二是注入能量εi等于εs

[填空题]

20消除滑相的途径

参考答案：

采用具有弯曲边界的高频电极，能缩短和调整离子在相邻二次加速之间的路程，抵消了因相对论效应或磁场降落引起的滑相。

[填空题]

21限制相聚合的方法

参考答案：

减少离子在高频电场中运行的轨道长度：

包括减小电场空间分布的有效宽度或增大初始轨道的曲率半径。

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[填空题]

22限制相聚合的方法

参考答案：

1）减小电场空间分布的有效宽度：

在出入口加栅网限制电场的延伸。

2）增加初始轨道的曲率半径：

提高离子进入射频电场时的初始能量，如：

用束流光学系统将经过聚焦和预加速的离子束注入到加速器中。

[填空题]

23同步加速器

参考答案：

从直线加速器出来的带电粒子围绕着一个固定的圆形轨道作回旋运动，并在回旋中加速，直至达到预期的能量。

[填空题]

24同步加速器的结构

参考答案：

（1）增强器

（2）储存环

（3）插入件A.扭摆器B.波荡器

（4）实验站

（5）主导磁铁（二极磁铁）

（6）光束线

[填空题]

25同步辐射光的特点

参考答案：

1.辐射光的波长覆盖面大且连续可调

2.有强的辐射功率

3.有好的准直性

4.具有很高的亮度

5.脉冲光源，有特定的时间结构

6.同步辐射是偏振光

7.同步辐射是“光谱纯”的光

8.高度稳定性

[填空题]

26粒子加速器的结构一般包括3个主要部分

参考答案：

①粒子源，用以提供所需加速的粒子，有电子、正电子、质子、反质子以及重离子等等。

②真空加速系统，其中有一定形态的加速电场，并且为了使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统放在真空度极高的真空室内。

③导引、聚焦系统，用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。

所有这些都要求高、精、尖技术的综合和配合。

[填空题]

27加速器的效能指标是

参考答案：

粒子所能达到的能量和粒子流的强度（流强）。

按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速器（能量小于108eV）、中能加速器（能量在108～109eV）、高能加速器（能量在109～1012eV）和超高能加速器（能量在1012eV以上）。

低能和中能加速器主要用于各种实际应用。

[填空题]

28射线照射的应用更为广泛：

参考答案：

A.农产品储存方面，可以起杀虫和抑制发芽的效用：

如大谷仓受5，000-10，000伦的Y射钱照射后，可以将象鼻虫全部杀死。

有的害虫藏在种子内部，为一般药力所不及，但应用射线则可得到显著效果。

马铃薯受5，000-20，000伦的剂量后，则可以保存几个月不发芽变质，新鲜如故。

B.创造新品种：

燕麦受中子流照射后，可得到具有抵抗旱锈病能力的新品种。

C.刺激生长：

如黄瓜、萝卜、荞麦等种子经过适度的γ射线照射，下种后发芽又快又好，对增产很有价值。

[填空题]

29正反粒子组成系统的C宇称

参考答案：

多个粒子组成的系统，如果其所有粒子的内部相加性守恒量的总和都为零，则有可能是一个纯中性系统，但不一定是。

只有在C变换下系统的组成仍不变时，它才是一个纯中性系统。

纯中性系统是否有确定的C字称，还取决于系统的时空结构性质.

[填空题]

30G宇称守恒

参考答案：

由于强相互作用在C变换和同位旋转动下是不变的，因此它在G变换下也是不变的.但是在电磁相互作用下，由于同位旋不守恒了，G也就不守恒了.G宇称的这个性质在研究和分析普通介子的强衰变时特别重要，它给出很强的限制和预言.

[填空题]

31CPT定理

参考答案：

量子场论中证明了一个基本定理---CPT定理.这个定理给出：

如果所讨论的场是定域场，即场所对应的粒子是点粒子；场具有相对论所要求的正Lorentz协变性；满足自旋统计关系，即自旋为整数的粒子满足玻色统计，自旋为半整数的粒子满足费米统计，则运动规律在CPT联合变换下不变.

[填空题]

32CP破坏的可能来源

参考答案：

弱相互作用下CP破坏现象发现后，人们曾试图给出理论解释，也曾致力于找出除中性K介子的衰变外还有哪些实验中可以观察到CP破坏的效应。

在60年代的各种理论探索中，超弱相互作用理论是最为多数人所接受的理论.按照这个理论，CP破坏效应来自于与弱相互作用不同的超弱相互作用，并且CP破坏效应也将只能在中性K介子的衰变中波观察到。

[填空题]

33CP破坏现象的两个可能的来源

参考答案：

（1）强相互作用的物理机理是一种规范相互作用，称为色相互作用，相应的理论称为量子色动力学.

（2）电磁相互作用和弱相互作用的机理是一种统一的规范相互作用，即电弱相互作用，相应的理论是电弱统一理论.

[填空题]

34正反费米子组成的系统

参考答案：

在现代强子结构模型中，介子的某些主要性质都可以把介子看作是一对自旋1/2的正反费米子（正反夸克）的束缚态，因此重要的是首先要判定由一对自旋1/2的正反粒子所组成的系统应具有哪些量子数，以及这样的系统有哪些定性特征.

[填空题]

35胶球的对称性

参考答案：

现代粒子物理理论认为，强相互作用是一种具有某种定域SU（3）内部对称性的规范相互作用.这种对称性称为色对称性，这种相互作用称为色相互作用.

[填空题]

36夸克颜色的引入

参考答案：

由于夸克是费米子，自旋统计关系要求三个夸克组成重子时波函数应是完全反对称态。

由于重子十重态的味空间是对称的，例如，Δ–，Δ++分别由ddd和uuu组成，它们只能是完全对称态。

这样就要求坐标空间是完全反对称态.

但是三个夸克之间的两个相对轨道角动量均为零，属于完全对称态，三个夸克的总自旋为3/2也是完全对称态，这样就和自旋统计关系的要求矛盾.

[填空题]

37加速器在环境治理方面的应用

参考答案：

电子束辐射技术在环保方面的应用一直备受关注，大量的研究发现电子束辐照处理在“三废”（废水、废气和固体废弃物）治理方面具有突出的技术优势[11]。

与传统的填埋、投海、焚烧等处理方法相比，辐照处理“三废”不会造成环境的二次污染，符合可持续发展的要求。

[填空题]

38加速器与疾病的诊断

参考答案：

当今社会，放射性同位素而产生的同位素示踪法已经被广泛的用于医学诊断方面，而回旋加速器就成为了主要的生产同位素工具。

回旋加速器应用的另一重要方面是在正电子断层显像装置（PET）中，正电子发射断层显像，是采用发射正电子的短寿命核素标记的药物的方法。

从体外动态地观测人体吸收葡萄糖、氨基酸等在分子水平的生理、生化过程。

它既是早期诊断某些疾病的工具，又是研究人脑认知活动的独特手段。

[填空题]

39加速器与农业育种

参考答案：

我国在太空育种方面已经取得了一定的成果，但是目前太空育种中种子的诱变是宇宙射线和太空特殊环境的综合结果，具有被动性、不可控、有益诱变成功的几率低、成本高等缺点。

因此，利用加速器产生高能的质子、α射线等成为了未来农业育种的趋势。

多年来，我国科研人员利用离子束对水稻、小麦、玉米、花卉、马铃薯、甜高粱、牧草等作物种子进行了辐照，并选育出了一大批新品种、新品系和大量有益性状的突变体，取得了良好的经济和社会效益。

[填空题]

40夸克模型

参考答案：

夸克是一类自旋J=1/2，重子数b=1/3的粒子.夸克模型建立初期时认为存在2种夸克，现在已知至少存在6种夸克，粒子物理学中称夸克这种区分为“味”，即至少存在6味夸克.从这个表中可以看出，夸克的各内部对称性守恒量完全满足推广的Gell—Mann—西岛关系：

表中所列的前三味是夸克模型建立时所提出存在的三味，后三味是后来理论和实验发展中补充的，其中最后一味顶夸克是按现有理论观点来看认为应该存在的，但直到现在还没有从实验上找到其存在的直接证据.前三味夸克质量轻，统称为轻夸克；后三味夸克质量重，统称为重夸克.

[填空题]

41广义全同粒子组成系统的选择规则

参考答案：

强相互作用下同位旋守恒的客观规律把同一同位旋多重态中的不同电荷态联系在一起，可以作为同一种粒子在同位旋空间中的不同状态。

因此只要考虑了同位旋空间中的全同粒子交换算子本征态的贡献，可以把同一同位旋多重态中各粒子都作为全同粒子来对待。

类似于粒子的不同自旋极化方向。

[填空题]

42弱相互作用的CP不变性

参考答案：

“弱相互作用下P不守恒”，这就提出了一个问题：

在弱相互作用下C是不是守恒？

CP是不是守恒？

是不是C和CP都不守恒？

如果CP也不守恒，按照CPT定理可以得出弱相互作用在T变换下也不能保持不变了。

[填空题]

43G变换和G宇称

参考答案：

C宇称守恒对于通过强相互作用和电磁相互作用实现的过程给出了很强的预言，但是由于只有纯中性粒子和某些纯中性系统才有确定的C宇称，它的适用范围受到很大的限制.人们期望能找到适用范围更大的类似的守恒定律.

[填空题]

44常要求从加速器中得到高能粒子作为核弹去轰击各种原子城。

主要进行的工作有以下三方面：

参考答案：

（1）核反应工作，

（2）核结构问题的研究，

（3）核力问题的研究。

[填空题]

45直线加速器的优点

参考答案：

1、粒子的注入和引出都比较容易，效率高，可以获得较强的粒子流；

2、粒子束是直线运动，辐射损失极微弱，可以忽略不计；

3、可以分期建造，逐节加长，逐步提高最终加速能量，灵活性较大。

[填空题]

46高频系统

参考答案：

为离子提供回旋加速所必需的高频电压。

[填空题]

47消除滑相的缺点

参考答案：

随离子能量的提高，电极边界的曲率要不断增大，结果电隙中电场的加速成分，即方位角向的电场迅速衰减，而不能用来加速离子的径向电场却越来越大，最后电场全部转变为径向，离子的加速完全终止。

[填空题]

48相位滑移实际问题

参考答案：

1：

回旋周期因相对论效应而随能量不断地增长。

2：

离子轴向聚焦条件要求磁场随能量下降.使离子的回旋运动与高频电场的周期变化失去同步并使离子的加速相位朝着滞后的方向滑移，称为“相位滑移”

[填空题]

49电子回旋加速器

参考答案：

由于在电子回旋加速器中控制粒子作圆周运动的磁场是恒定磁场，电子轨道是类螺旋线型，所以将其称为电子回旋加速器。

[填空题]

50电子能量的调节范围

参考答案：

能量连续可调。

不同时刻偏离平衡轨道引出的电子，因为他们的加速时间长短不同，其能量也不同。

[填空题]

51电子感应加速器是利用

参考答案：

感生电场来加速电子的一种装置。

在电磁铁的两极间有一环形真空室，电磁铁受交变电流激发，在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、并具有对称分布的交变磁场，这个交变磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是一系列绕磁感应线的同心圆，是闭合的同心圆族，其中一条同真空盒轴线相一致。

[填空题]

52倍压加速器主要用途；

参考答案：

质子与重离子直线加速器的注入器，中子发生器，离子注入机，电子辐照等

[填空题]

53高频离子源优点

参考答案：

结构简单、寿命长、工作稳定、离子含量高放电原理在高频源中，电子从高频电磁场中得到能量，并与气体分子碰撞使其电离，产生等离子体

[填空题]

54刘维定理

参考答案：

带电粒子在保守力场和外磁场中运动时，相空间内粒子代表点的密度在运动过程中将保持不变。

换言之，粒子群在相空间的行为像不可压缩的流体。

[填空题]

55按粒子运动轨道

参考答案：

1直线加速器

2回旋加速器（开螺旋线）

3同步加速器（闭合环）

[填空题]

56按加速电场

参考答案：

1直流高压式加速器

2电磁感应式加速器

3谐振式加速器