回旋加速器的工作原理回旋加速器的工作原理见图 1 所示。在回旋加速器中心部位的离子源（Ion Source）经高压电弧放电而使气体电离发射出粒子束流，该粒子束流在称为 Dees 的半圆形电极盒（简称D 型盒）中运动。D 型盒与高频振荡电源相联为加速粒子提供交变的电场。在磁场和电场的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的轨道中运动飞行。图 1 工作原理示意图在回旋加速器中心区域，粒子被拉出后经电场的加速而获得较低的初速度 v1，同时，磁场也对这些粒子产生作用，两种场作用的结果是粒子在 Dee 间隙（gap）内按螺旋轨道飞行。经过非常短的时间后，粒子经 gap 进入另一个 Dee 电极盒，此后，粒子在该 Dee 电极盒一边飞行到等电势的另一边。每越过一个 gap 后，其轨道半径将比前一次的轨道半径大。粒子运动的瞬时轨道半径将随时间 t 的增加而增大，粒子运动速度的平方与粒子旋转的圈数成比例。被加速粒子运动的螺旋轨道半径 r 与运行时间 t 的平方根成正比。带电粒子经多次加速后，圆周轨道半径达到最大并获得最大的能量，在该点处粒子将被束流提取装置提取引出。若粒子的质量为 m，所带电荷为 q，所具有的运动速度为 v，运动方向垂直于磁感应强度为 B 的磁力线，粒子受到垂直于 v 和 B 的劳仑兹（Lorentz）力的作用，使粒子沿着曲率半径为 r 的轨道作圆周运动。不同能量的离子在等时性磁场中沿各自的平衡轨道运行时，其回旋的周期与高频电场的周期相等。已知，一个带电量为 q 的粒子在磁场 B 中的回旋频率为可见，只要磁感应强度和粒子质量之比 B/m 为常数，则粒子的回旋频率也是一个常数。当 D 电极上加频率为 fD、振幅为 Va的高频电压，若磁感应强度 B 满足共振条件，即，粒子的回旋运动完全与电场的周期变化同步；在加速的相位下注入的粒子每穿越一次电场将得到一次加速，我们称这样的加速方式为共振加速。在这种状态下，粒子每旋转一圈被加速二次，直至达到终能量为止。因此，经回旋 n 圈之后，粒子得到的总动能 E 为其中是粒子进入电场的初始相位，在加速过程中，随着能量的增高，离子的轨道半径不断扩展。在非相对论的情况下，轨道半径 r 与动能 E 的关系为 式中 A 为粒子的质量数，r，B，E 的单位分别为 m，T，MeV。上式可以给出粒子达到终能量 E时的轨道半径 r 并由此估计磁极的大小。上式也可以换写成每核子动能 E/A 的表达式： 其中称为回旋加速器的能量常数，其值可由...
