CN106604518A - 基于新型回旋加速器的粒子炮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用新型回旋加速器实现的粒子炮，其方法为：两个加速器对正粒子和电子分别加速，过程如下，带电粒子连续不断从粒子源射出，进入匀强磁场A，受洛伦兹力作用，改变运动方向，在磁场内旋转半个圆周后，进入加速电场，受到加速电场加速的粒子，以大于初速度的速度进入磁场B，同样绕行半圈后，穿过真空间隙，速度不变的进入磁场A，以相同半径绕行半圈后，再次进入加速电场进行加速。如此循环，当粒子炮发射时，降低加速电场出口处的磁场，两个加速器中所有的粒子一瞬间全部发射出去，随后正负结合形成中性粒子，完成发射。
Description
所属技术领域
本发明涉及高能物理领域，特别涉及一种用新型回旋加速器构成的粒子炮。
背景技术
传统回旋加速器，是在磁场受洛伦兹力使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。
该加速器有两个缺点。
一是同步性，当速度较大时，根据狭义相对论，粒子质量会增加，进而轨道和周期会发生变化。即使同步回旋加速器能通过改变高频电场频率或加强磁场来使粒子继续加速，但对设备精度和计算机性能要求高。
二是连续性，原来的加速器，因为加速电场频率不断变化，只能对在一起的一团(或一个)粒子加速，即，全部的粒子运动轨道中只有一团(或一个)粒子，而不能对一个很长的粒子束(粒子束从粒子源到飞出加速器的全部运动轨道上连续)持续加速。
因此这种加速器并不适用于粒子炮领域。
发明内容
本发明的目的是通过对大量粒子首尾排列构成的粒子束连续加速，而且实现一瞬间加速器中所有粒子都能发射出去，以至于实现粒子炮。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明主要包括两个新型回旋加速器，两个回旋加速器的结构和加速轨道相似，区别在于一个加速正粒子，一个加速电子。以加速正粒子的加速器为例：
该加速器的运行环境是真空，主要由两个D型盒(内有大小和方向相同的匀强磁场)，一个恒定加速电场，一个粒子源组成。
带电粒子从粒子源射出，进入匀强磁场，受洛伦兹力作用，改变运动方向，进入加速电场，加速后再由匀强磁场改变运动方向，再次进入加速电场，如此循环，直到加速到最大速度。
本发明由于采用上述技术方案，其具有以下有益效果：
降低传统回旋加速器因考虑同步性而产生的成本，既能与传统加速器一样对单个粒子加速，又能实现对粒子束的加速，可以在更广阔的领域使用。
可以一个瞬间把加速器中所有的粒子发射出去，实现粒子炮的效果。
附图说明
图1是本发明的原理图
图2是本发明的正粒子回旋加速器原理图
具体实施方式
结合图1，对工作过程具体描述：
本发明由两个对称的新型回旋加速器构成，一个加速正粒子的回旋加速器1，一个加速电子的回旋加速器2。
发射前，回旋加速器分别对正粒子和电子加速；
发射时，两个加速电场的出口处，磁场强度同时降低，正粒子和电子全部沿同一方向发射出去，随后正粒子和电子相互结合形成中性粒子，降低到达目标前环境对弹道的影响。
结合图2，对正粒子回旋加速器原理进行具体描述：
正粒子回旋加速器1的运行环境是真空，主要由两个D型盒201(内有大小和方向相同的匀强磁场，磁场A204，磁场B205)，一个恒定加速电场202，一个粒子源203组成。
正粒子从粒子源射出，进入匀强磁场A，受洛伦兹力作用，改变运动方向，在磁场内旋转半个圆周后，进入加速电场，受到加速电场加速的粒子，以大于初速度的速度进入磁场B，在在垂直磁场平面内作圆周运动，绕行半圈后，进入不含任何电场磁场的真空室，速度不变的进入磁场A，以相同半径绕行半圈后，再次进入加速电场。经过加速电场后，再次进入磁场B，以更大的半径绕行，如此不断重复。
由于每次加速后在磁场A与磁场B的绕行半径相同，所以每个周期粒子都穿过加速电场，即，每个周期加速一次。不断的循环以上的过程，直到经过很多次加速，粒子沿螺旋形轨道从磁场边缘引出，理论上可以加速到此加速器所能容纳的极限。
当电磁炮发射时，加速电场出口处的磁场强度降低，加速器中所有的、不同速度的粒子可以一瞬间全发射出去。
电子回旋加速器2的结构与正粒子回旋加速器1对称，区别只在于加速电场方向相反和粒子源产生电子。
Claims (6)
1.一种用新型回旋加速器构成的粒子炮，其特征在于：包括两个新型回旋加速器，一个加速正粒子，一个加速电子。
2.根据权利要求1所述，其特征在于，两个新型回旋加速器对称放置，两个粒子射出口紧贴，粒子射出方向相同。
3.根据权利要求1所述，其特征在于，两个新型回旋加速器，都由两个D型盒(内有大小和方向相同的匀强磁场)，一个恒定加速电场，一个粒子源组成。
4.根据权利要求3所述，其特征在于，每个新型回旋加速器中，加速电场的位置和电场方向恒定不变。
5.根据权利要求3所述，其特征在于，每个新型回旋加速器中，加速时，粒子每旋转一个周期，经过加速电场一次。
6.根据权利要求3所述，其特征在于，粒子在两个磁场内的每一个周期的运动轨迹合起来是下一个周期轨迹的内切圆，且切于同一点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510686120.6A CN106604518A (zh) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 基于新型回旋加速器的粒子炮 |
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Publications (1)
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| CN106604518A true CN106604518A (zh) | 2017-04-26 |
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ID=58555376
Family Applications (1)
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| CN201510686120.6A Pending CN106604518A (zh) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 基于新型回旋加速器的粒子炮 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN106604518A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114501768A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-05-13 | 清华大学 | 加速器带电粒子束电流压缩装置及方法 |
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2015
- 2015-10-14 CN CN201510686120.6A patent/CN106604518A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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