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回旋加速器解讀例1. 正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層(PET)是分子水平上的人體功能顯像的國(guó)際領(lǐng)先技術(shù).它為臨床診斷和治療提供全新的手段. (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(yīng)中同時(shí)還產(chǎn)生另一個(gè)粒子.試寫出該核反應(yīng)方程. (2)PET所用回旋加速器示意如圖1.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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度不計(jì).質(zhì)子在加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t(其中已略去了質(zhì)子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間).質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)于回旋半周的次數(shù)相同.加速質(zhì)子時(shí)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. 圖1 (3)試推證當(dāng)時(shí).質(zhì)子在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間相對(duì)于在D形盒中回旋的時(shí)間可忽略不計(jì)(質(zhì)子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí).不考慮磁場(chǎng)的影響). 解析: (1)核反應(yīng)方程為: ① (2)設(shè)質(zhì)子加速后最大速度為v.由牛頓第二定律得: ② 質(zhì)子的回旋周期為: ③ 高頻電源的頻率為: ④ 質(zhì)子加速后的最大動(dòng)能為: ⑤ 設(shè)質(zhì)子在電場(chǎng)中加速的次數(shù)為n.則: ⑥ 又 ⑦ 可解得: ⑧ (3)在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間為: ⑨ 在D形盒中回旋的總時(shí)間為 ⑩ 故.即當(dāng)時(shí).可以忽略不計(jì). 評(píng)點(diǎn):交變電場(chǎng)的周期等于帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期.經(jīng)交變電場(chǎng)每半周粒子被加速一次. 【查看更多】

題目列表(包括答案和解析)

物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。下面例舉四種器件中，利用電磁感應(yīng)原理工作的是（）

A．紅外線取暖器 B．電磁爐

C．回旋加速器 D．示波管

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物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。下面例舉四種器件中，利用電磁感應(yīng)原理工作的是（）

A．紅外線取暖器 B．電磁爐

C．回旋加速器 D．示波管

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物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。下面例舉四種器件中，利用電磁感應(yīng)原理工作的是（）

A．紅外線取暖器 B．電磁爐

C．回旋加速器 D．示波管