(1)試推導出質(zhì)子流在偏轉(zhuǎn)電場中的偏轉(zhuǎn)角正切值的表達式.
(2)在加速電場中,若加速電壓U1=800 kV,質(zhì)子形成了電流強度I=1 mA粗細均勻的細柱形的質(zhì)子流,已知e=1.6×10
(3)在(2)的條件下,選取在距離質(zhì)子源l/4處的a點和加速電場的出口b點極小的一段質(zhì)子流,則這兩小段質(zhì)子流中的質(zhì)子數(shù)N1和N2的比值為多少?
解:(1)質(zhì)子在加速電場中時U1e=mV12 ①
當它進入偏轉(zhuǎn)電場中時E2=,電場力F=
由牛頓第二定律:a= ②
質(zhì)子在偏轉(zhuǎn)場中做類平拋運動,水平方向勻速運動,它穿過此電場所用時間t= ③
它在垂直于偏轉(zhuǎn)板方向做初速為零的勻加速運動,射出時,此方向的末速度V⊥t=at ④
其偏轉(zhuǎn)α的正切值為tanα= ⑤
由①②③④⑤得
tanα=
(2)設(shè)每秒通過細柱橫截面的質(zhì)子數(shù)為n
I== n==6.25×1015個
(3)當質(zhì)子從粒子源到a點時
,即va= ⑥
同理:vb= ⑦
由于細柱各處電流相同,由I=nesv
N1esva=N2esvb
即==
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A、回旋加速器不能無限加速質(zhì)子 | ||||
B、增大交變電壓U,則質(zhì)子在加速器中運行時間將變短 | ||||
C、回旋加速器所加交變電壓的頻率為
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D、下半盒內(nèi)部,質(zhì)子的軌道半徑之比(由內(nèi)到外)為1:
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科目:高中物理 來源: 題型:
A、回旋加速器不能無限加速粒子 | ||||
B、質(zhì)子在加速器中運行時間與交變電壓U大小無關(guān) | ||||
C、回旋加速器所加交變電壓的頻率為
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D、下半盒內(nèi)部質(zhì)子的軌道半徑之比(由內(nèi)到外)為1:
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(1)PET在心臟疾病診療中,需要使用放射正電子的同位素氮13示蹤劑。氮13是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氧16獲得的,反應中同時還產(chǎn)生另一個粒子,試寫出該核反應方程。
(2)PET所用回旋加速器示意如圖,其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R,兩盒間距為d,在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S,勻強磁場的磁感應強度為B,方向如圖所示。質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為q。設(shè)質(zhì)子從粒子源S進入加速電場時的初速度不計,質(zhì)子在加速器中運動的總時間為t(其中已略去了質(zhì)子在加速電場中的運動時間),質(zhì)子在電場中的加速次數(shù)于回旋半周的次數(shù)相同,加速質(zhì)子時的電壓大小可視為不變。求此加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U。
(3)試推證當Rd時,質(zhì)子在電場中加速的總時間相對于在D形盒中回旋的時間可忽略不計(質(zhì)子在電場中運動時,不考慮磁場的影響)。
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