*五、电子感应加速器

         图 11-24

    电子感应加速器是利用在变化磁场中产生的涡旋电场来加速电子的,图11-24是这种加速器的示意图。在由电磁铁产生的非匀强磁场中安顿着环状真空室,当电磁铁用低频的强大交变电流励磁时,真空室中会产生很强的涡旋电场。由电子枪发射的电子,一方面在洛伦兹力的作用下作圆周运动,同时被涡旋电场所加速。前面大家得到的带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的规律表明,粒子的运行轨道半径R与其速率v成正比。而在电子感应加速器中,真空室的径向线度是极其有限的,必须将电子限制在一个固定的圆形轨道上,同时被加速。那么这个要求是否能够实现呢?

    根据洛伦兹力为电子作圆周运动提供向心力,可以得到

              mv = eRBR ,      (11-63)

式中BR 是电子运行轨道上的磁感应强度。上式表明,只要轨道上磁感应强度随电子动量成比例地增加,电子就能够在一个固定的轨道上运行并被加速。由此可见,在磁场变化的一个周期内,只有其中的某四分之一周期才可以用于电子的加速。电子被加速后,能量可达数百兆电子伏特, 这样的高能电子束可直接用于核物理实验,也可用于轰击靶以产生人工g 射线,还可以用来产生硬X射线,作无损探伤或癌症治疗之用。

       
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