回旋加速器

加速带电粒子的装置
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回旋加速器是加速带电粒子的装置，在早期的加速器中，带电粒子仅被加速电场加速一次，因此粒子的最终能量主要受到高压技术的限制。回旋加速器是第一种圆形加速器，带电粒子在其中做回旋运动。[1]
回旋加速器按照其加速原理，一般可以分为经典回旋加速器、同步回旋加速器和等时性回旋加速器；根据磁铁结构的分布还可以分成扇形聚焦回旋加速器和分离扇回旋加速器等类型；根据磁铁励磁线圈种类还可以分为超导回旋加速器、常温回旋加速器；这些回旋加速器的概念是随着对束流的需求一步步发展起来的。[2]
劳伦斯在1929年构想的首台“将轻离子多次加速到高速度的装置”，在1931年伯克利的加利福尼亚研究室建造成功，称为经典回旋加速器。这个实验室现在称为劳伦斯-伯克利国家实验室。他研制的“11in”（1in=2.54cm）回旋加速器具有直径为28cm的磁极面，能产生0.001μA、1.22MeV的质子束。所有早期回旋加速器均采用平的磁极，所以沿磁极半径增大的方向要求磁场缓慢下降以便获得足够的聚焦，这与加速到相对论能量要求磁场沿径向增长之间出现了矛盾，因此必然会存在能量极限。[3]

概述

早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次，因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。为此，象R.Wideröe等一些加速器的先驱者在20年代，就探索利用同一电压多次加速带电粒子，并成功地演示了用同一高频电压使钠和钾离子加速二次的直线装置，并指出重复利用这种方式，原则上可加速离子达到任意高的能量（实际上由于受到狭义相对论影响，实际只能加速到25-30MeV）。但由于受到高频技术的限制，这样的装置太大，也太昂贵，也不适用于加速轻离子如质子、氘[dāo]核等进行原子核研究，结果未能得到发展应用。