專利名稱：一種超導(dǎo)體聚焦同步回旋加速器的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
超導(dǎo)體聚焦同步回旋加速器的技術(shù)是讓帶電粒子加速到很高的速度，屬于物理領(lǐng)域，加速器是人類發(fā)明的最重要的科學(xué)儀器，是人類研究粒子物理，和更小尺寸的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要工具，并且它的應(yīng)用范圍也為十分廣泛，但由于現(xiàn)有的磁場強(qiáng)度不夠，所以加速器做的體積都十分巨大，超導(dǎo)體聚焦同步回旋加速器，就解決了這個(gè)難題，把加速器的體積大大減少。
背景技術(shù)：
1919年科學(xué)家盧瑟福用天然放射源中能量為幾個(gè)MeV、速度2X 109厘米/秒的高速α粒子束(即氦核)作為“炮彈”，轟擊厚度僅為0.0004厘米的金屬箔的“靶”，實(shí)現(xiàn)了人類科學(xué)史上第一次人工核反應(yīng)。利用靶后放置的硫化鋅熒光屏測得了粒子散射的分布，發(fā)現(xiàn)原子核本身有結(jié)構(gòu)，從而激發(fā)了人們尋求更高能量的粒子來作為“炮彈”的愿望。人類發(fā)明了各種加速器，靜電加速器、回旋加速器、倍壓加速器、同步回旋加速器等，用人工方法產(chǎn)生高速帶電粒子的裝置，是探索原子核和粒子的性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互作用的重要工具，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)等方面也都有重要而廣泛的實(shí)際應(yīng)用。但是制造加速器遇到體積過大，成本過高，操作復(fù)雜，維護(hù)難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決體積過大，成本過高，操作復(fù)雜，維護(hù)難，我們使用了一種超導(dǎo)體磁聚焦的同步回旋加速器的方法，讓加在被加速的帶電粒子的磁場增加幾千倍，這樣加速器的半
徑就減少到原來的幾千份之一，原理是f=qvb 1....................................................> mv*2/r=qvb c=> mv/
r=qb 所以半徑和磁場成反比 ，這設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是，當(dāng)磁場照到超導(dǎo)體時(shí)，如果磁場強(qiáng)度達(dá)到一定的強(qiáng)度，磁場就會(huì)聚焦穿過超導(dǎo)體的某些區(qū)域，如果把通過的磁力線區(qū)域，設(shè)計(jì)在一個(gè)半徑為r的圓上那么它們的磁場強(qiáng)度就會(huì)幾千倍的增加，根據(jù)mv/r=qb半徑就減少幾千倍。也可以根據(jù)超導(dǎo)體對磁力線的排斥性，就像凹面鏡一樣把磁力線聚焦起來，也可以通過磁力線的反射，把磁力線壓縮在某個(gè)區(qū)域進(jìn)行聚焦，所以本來半徑幾公里的加速器，現(xiàn)在只需半徑為一米的就可以，透射聚焦的原理磁力線可以穿透超導(dǎo)體聚焦，通過磁聚焦就大大的增加了磁場強(qiáng)度，使加速器的在半徑不變的情況下，帶電粒子的速度和磁場強(qiáng)度成正比，當(dāng)帶電粒子被電場加速后，只要同步調(diào)高磁場強(qiáng)度，就可以保證半徑不變，達(dá)到同步回旋，所以當(dāng)帶電粒子的速度逐漸增大，半徑不變的條件下，就要同步加強(qiáng)磁場，但在現(xiàn)有條件下磁場強(qiáng)度不夠大，所以只能把半徑做的很大，就像歐洲的粒子對撞機(jī)。采取磁聚焦的方法就可以讓磁場強(qiáng)度升高幾千倍，半徑就減少到原來的幾千份之一，就可以大大的減少了加速器的體積，通過把磁力線聚焦到半徑為r的圓上，使被加速的帶電粒子通過的真空管的磁場強(qiáng)度增加到原來的幾千倍，有2種方法，一種就是超導(dǎo)體磁透射的方法，另一種是用超導(dǎo)體對磁反射達(dá)到聚焦，這二種方法多可以實(shí)現(xiàn)，磁透射聚焦的方法是，給超導(dǎo)體線圈一個(gè)電壓，超導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生電流，調(diào)節(jié)電流的大小，就可以改變超導(dǎo)體線圈產(chǎn)生磁場的強(qiáng)度，在超導(dǎo)體線圈的下面是聚焦超導(dǎo)體，聚焦超導(dǎo)體具有這樣的屬性，當(dāng)一定強(qiáng)度的磁力線照射到它上面，它就會(huì)把磁力線聚焦到某些區(qū)域，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)把這些區(qū)域正好落在人為設(shè)定半徑為r的圓上進(jìn)行聚焦，并且要求在這個(gè)半徑為r的圓上通過超導(dǎo)體的磁力線要均勻，因此在穿過磁聚焦下面的真空管的磁力線也均勻，這樣改變超導(dǎo)體線圈的電流強(qiáng)度，就可以改變通過加速器回旋通道真空管的磁場強(qiáng)度，磁聚焦使穿過真空管的磁力線的密度增加幾千倍，所以加速器的半徑就減少到原來的幾千分之一，磁反射聚焦的方法是，根據(jù)超導(dǎo)體對磁力線有排斥作用，讓磁力線聚焦起來，其他的方法和磁透射聚焦一樣。


圖1是超導(dǎo)體聚焦 加速器原理圖，I代表超導(dǎo)體線圈，2代表磁力線，3代表聚焦超導(dǎo)體，4是代表聚焦后的磁力線，5是代表帶電粒子在里面運(yùn)動(dòng)的真空管。具體實(shí)施方法
給超導(dǎo)體線圈一個(gè)電壓，超導(dǎo)體線圈就會(huì)產(chǎn)生電流，調(diào)節(jié)電流的大小可以使超導(dǎo)體線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，這樣也可以改變通過超導(dǎo)體聚焦的磁力線的強(qiáng)度，就可以改變真空管里的磁場強(qiáng)度根據(jù)f=qvb c===C> mv*2/r=qvb =O mv/r=qb所以在半徑不變的情況下，帶電粒子的速度和磁場強(qiáng)度成正比，也就是說當(dāng)帶電粒子被電場加速后，只要同步調(diào)高磁場強(qiáng)度，就可以保證半徑不變，達(dá)到同步回旋，從上面的公式可以看出，如果讓帶電粒子的速度趨近光速，在現(xiàn)有的磁場強(qiáng)度條件下，只能加大半徑，人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)啦！那就是歐洲粒子對撞機(jī)，但它的半徑太大，造價(jià)昂貴，操作維修麻煩費(fèi)用也不菲，所以采取磁聚焦的方法，讓磁場強(qiáng)度升高幾千倍，半徑就減少到原來的幾千份之一，就可以大大的減少了加速器的體積，磁聚焦的方法有2種，一種就是超導(dǎo)體磁透射聚焦的方法，另一種是用超導(dǎo)體對磁反射達(dá)到聚焦，這二種方法多可以實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明以磁透射為例加以說明的。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)體磁聚焦同步回旋加速器的設(shè)計(jì)方法，其特征是，通過把磁力線聚焦到半徑為r的圓上，使被加速的帶電粒子通過的真空管的磁場強(qiáng)度增加到原來的幾千倍，有2種方法，一種就是超導(dǎo)體磁透射的方法，另一種是用超導(dǎo)體對磁反射達(dá)到聚焦，這二種方法多可以實(shí)現(xiàn)，磁透射聚焦的方法是，給超導(dǎo)體線圈一個(gè)電壓，超導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生電流，調(diào)節(jié)電流的大小，就可以改變超導(dǎo)體線圈產(chǎn)生磁場的強(qiáng)度，在超導(dǎo)體線圈的下面是聚焦超導(dǎo)體，聚焦超導(dǎo)體具有這樣的屬性，當(dāng)一定強(qiáng)度的磁力線照射到它上面，它就會(huì)把磁力線聚焦到某些區(qū)域，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)把這些區(qū)域正好落在人為設(shè)定半徑為r的圓上進(jìn)行聚焦，并且要求在這個(gè)半徑為r的圓上通過超導(dǎo)體的磁力線要均勻，因此在穿過磁聚焦下面的真空管的磁力線也均勻，這樣改變超導(dǎo)體線圈的電流強(qiáng)度，就可以改變通過加速器回旋通道真空管的磁場強(qiáng)度，磁聚焦使穿過真空管的磁力線的密度增加幾千倍，所以加速器的半徑就減少到原來的幾千分之一，磁反射聚焦的方法是，根據(jù)超導(dǎo)體對磁力線有排斥作用，讓磁力線聚焦起來，其他的方法和磁透射聚焦一樣。`
全文摘要
超導(dǎo)體聚焦同步回旋加速器是屬于物理學(xué)領(lǐng)域，由于現(xiàn)有的磁場強(qiáng)度不夠，所以加速器做的體積都十分巨大，超導(dǎo)體聚焦同步回旋加速器，就解決了這個(gè)難題，把加速器的體積大大減少，主要的技術(shù)是通過超導(dǎo)體把磁力線聚焦，大大的增加磁場強(qiáng)度，這樣就可以用很小的體積把帶電粒子加速到很高的速度。
文檔編號H05H13/02GK103228093SQ20131013772
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月20日
發(fā)明者胡明建, 胡樂村 申請人:胡明建, 胡樂村