质谱仪、回旋加速器(精品).ppt
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1、三、质谱仪三、质谱仪1.1.构造构造带电粒子注入器带电粒子注入器加速电场(加速电场(U U)速度选择器(速度选择器(E E、B B1 1)偏转磁场(偏转磁场(B B2 2)照相底片照相底片速度选择器速度选择器在电、磁场中,若不计重力,则:在电、磁场中,若不计重力,则:1.1.速度选择器速度选择器只选择速度,与电荷的正负无关只选择速度,与电荷的正负无关;2.2.注意注意电场和磁场的方向搭配电场和磁场的方向搭配。1 1、如果粒子所带电、如果粒子所带电荷变为负电荷,仍从荷变为负电荷,仍从左向右入射,此装置左向右入射,此装置是否还能作为速度选是否还能作为速度选择器使用?择器使用?2 2、如果带电粒子从
2、右、如果带电粒子从右向左入射,此装置是否向左入射,此装置是否能作为速度选择器用能作为速度选择器用3 3、如果此装置中、如果此装置中的电场和磁场方向的电场和磁场方向同时反向,此装置同时反向,此装置是否可以作速度选是否可以作速度选择器用?如果可以,择器用?如果可以,那么粒子应该从哪那么粒子应该从哪个方向入射?个方向入射?当当vE/BvE/B粒子向哪个方向偏?粒子向哪个方向偏?当当vE/BvE/B粒子向哪个方向偏?粒子向哪个方向偏?练练习习:在在两两平平行行金金属属板板间间有有正正交交的的匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场,一一个个带带电电粒粒子子垂垂直直于于电电场场和和磁磁场场方方向向射射入入场
3、场中中,射射出出时时粒粒子子的的动动能能减减少少了了,为为了了使使粒粒子子射射出出时时动动能能增增加加,在在不不计计重重力力的的情况下,可采取的办法是:情况下,可采取的办法是:A.增大粒子射入时的速度增大粒子射入时的速度B.减小磁场的磁感应强度减小磁场的磁感应强度C.增大电场的电场强度增大电场的电场强度D.改变粒子的带电性质改变粒子的带电性质BC实例二实例二.磁流体发电机磁流体发电机等离子体等离子体等离子体等离子体即高温下电离的气体,含有大量的带正电即高温下电离的气体,含有大量的带正电荷和负电荷的微粒,总体是电中性的。荷和负电荷的微粒,总体是电中性的。IBREq=Bqv电动势:电动势:E=EL
4、=BLv电流:电流:I=E/(R+r)r=?流体为:等离子束流体为:等离子束目的:发电目的:发电abLvv EqvBqEaA实例三、霍尔效应实例三、霍尔效应Eq=BqvI=nqvS=nqvhd U=Eh=Bvh流体为:定向移动的电荷流体为:定向移动的电荷 是一种现象是一种现象hAAIv qvBqEE18791879年美国物理学家年美国物理学家E.HE.H霍霍尔观察到,在匀强磁场中放尔观察到,在匀强磁场中放一个矩形截面的载流导体,一个矩形截面的载流导体,当磁场方向与电流方向垂直当磁场方向与电流方向垂直的时候,导体在与磁场、电的时候,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现流方向都垂直的方向上出现
5、电势差的现象。所产生的电电势差的现象。所产生的电势差称为霍尔电势差。势差称为霍尔电势差。hdBIAA 利用电场使粒子加速利用电场使粒子加速粒子获得动能粒子获得动能实例四、回旋加速器实例四、回旋加速器一、直线加速器一、直线加速器Umq一级二级三级UUUn级粒子获得的能量:粒子获得的能量:E=nqU思考:有人认为只要使加速电压提高到足够大,就可思考:有人认为只要使加速电压提高到足够大,就可以避免因多级加速而使直线加速器长度过长,这种设以避免因多级加速而使直线加速器长度过长,这种设想可行吗?想可行吗?直线加速器可使粒子获得足够大的能直线加速器可使粒子获得足够大的能量量.但占地面积太大,能否既让带电粒
6、但占地面积太大,能否既让带电粒子多次加速,获得较高能量,又尽可能子多次加速,获得较高能量,又尽可能减少占地面积呢?减少占地面积呢?1932年美国物理学家年美国物理学家劳伦斯劳伦斯发明了发明了回旋加速器回旋加速器,巧妙的应用带电粒子巧妙的应用带电粒子在磁场中的在磁场中的运动特点运动特点解决了这一问题解决了这一问题回旋加速器回旋加速器 利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点,可使带电粒子回旋利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点,可使带电粒子回旋 为使粒子每经过两极板时都得到加速,极板间需接上一个为使粒子每经过两极板时都得到加速,极板间需接上一个交变交变电压电压,交变电压的周期为多少交变电压的周期为多
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