[发明专利]一种超导体聚焦同步回旋加速器的设计方法

说明书

技术领域

超导体聚焦同步回旋加速器的技术是让带电粒子加速到很高的速度，属于物理领域，加速器是人类发明的最重要的科学仪器，是人类研究粒子物理，和更小尺寸的物质结构的重要工具，并且它的应用范围也为十分广泛，但由于现有的磁场强度不够，所以加速器做的体积都十分巨大，超导体聚焦同步回旋加速器，就解决了这个难题，把加速器的体积大大减少。

背景技术

1919年科学家卢瑟福用天然放射源中能量为几个MeV、速度2×109厘米/秒的高速α 粒子束（即氦核）作为“炮弹”，轰击厚度仅为0.0004厘米的金属箔的“靶”，实现了人类科学史上第一次人工核反应。利用靶后放置的硫化锌荧光屏测得了粒子散射的分布，发现原子核本身有结构，从而激发了人们寻求更高能量的粒子来作为“炮弹”的愿望。人类发明了各种加速器，静电加速器、回旋加速器、倍压加速器、同步回旋加速器等，　用人工方法产生高速带电粒子的装置，是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。但是制造加速器遇到体积过大，成本过高，操作复杂，维护难等问题。

发明内容

为了解决体积过大，成本过高，操作复杂，维护难，我们使用了一种超导体磁聚焦的同步回旋加速器的方法，让加在被加速的带电粒子的磁场增加几千倍，这样加速器的半径就减少到原来的几千份之一，原理是f=qvb       mv*2/r=qvb       mv/r=qb    所以半径和磁场成反比，这设计的关键技术是，当磁场照到超导体时，如果磁场强度达到一定的强度，磁场就会聚焦穿过超导体的某些区域，如果把通过的磁力线区域，设计在一个半径为r的圆上那么它们的磁场强度就会几千倍的增加，根据mv/r=qb半径就减少几千倍。也可以根据超导体对磁力线的排斥性，就像凹面镜一样把磁力线聚焦起来，也可以通过磁力线的反射，把磁力线压缩在某个区域进行聚焦，所以本来半径几公里的加速器，现在只需半径为一米的就可以，透射聚焦的原理磁力线可以穿透超导体聚焦，通过磁聚焦就大大的增加了磁场强度，使加速器的在半径不变的情况下，带电粒子的速度和磁场强度成正比，当带电粒子被电场加速后，只要同步调高磁场强度，就可以保证半径不变，达到同步回旋，所以当带电粒子的速度逐渐增大，半径不变的条件下，就要同步加强磁场，但在现有条件下磁场强度不够大，所以只能把半径做的很大，就像欧洲的粒子对撞机。采取磁聚焦的方法就可以让磁场强度升高几千倍，半径就减少到原来的几千份之一，就可以大大的减少了加速器的体积，通过把磁力线聚焦到半径为r的圆上，使被加速的带电粒子通过的真空管的磁场强度增加到原来的几千倍，有2种方法，一种就是超导体磁透射的方法，另一种是用超导体对磁反射达到聚焦，这二种方法多可以实现，磁透射聚焦的方法是，给超导体线圈一个电压，超导体就会产生电流，调节电流的大小，就可以改变超导体线圈产生磁场的强度，在超导体线圈的下面是聚焦超导体，聚焦超导体具有这样的属性，当一定强度的磁力线照射到它上面，它就会把磁力线聚焦到某些区域，经过特殊设计把这些区域正好落在人为设定半径为 r的圆上进行聚焦，并且要求在这个半径为r的圆上通过超导体的磁力线要均匀，因此在穿过磁聚焦下面的真空管的磁力线也均匀，这样改变超导体线圈的电流强度，就可以改变通过加速器回旋通道真空管的磁场强度，磁聚焦使穿过真空管的磁力线的密度增加几千倍，所以加速器的半径就减少到原来的几千分之一，磁反射聚焦的方法是，根据超导体对磁力线有排斥作用，让磁力线聚焦起来，其他的方法和磁透射聚焦一样。

附图说明

图1是超导体聚焦加速器原理图，1代表超导体线圈，2代表磁力线，3代表聚焦超导体，4是代表聚焦后的磁力线，5是代表带电粒子在里面运动的真空管。

具体实施方法

 给超导体线圈一个电压，超导体线圈就会产生电流，调节电流的大小可以使超导体线圈产生磁场强度发生变化，这样也可以改变通过超导体聚焦的磁力线的强度，就可以改变真空管里的磁场强度根据f=qvb      mv*2/r=qvb       mv/r=qb  所以在半径不变的情况下，带电粒子的速度和磁场强度成正比，也就是说当带电粒子被电场加速后，只要同步调高磁场强度，就可以保证半径不变，达到同步回旋，从上面的公式可以看出，如果让带电粒子的速度趋近光速，在现有的磁场强度条件下，只能加大半径，人类已经实现啦！那就是欧洲粒子对撞机，但它的半径太大，造价昂贵，操作维修麻烦费用也不菲，所以采取磁聚焦的方法，让磁场强度升高几千倍，半径就减少到原来的几千份之一，就可以大大的减少了加速器的体积，磁聚焦的方法有2种，一种就是超导体磁透射聚焦的方法，另一种是用超导体对磁反射达到聚焦，这二种方法多可以实现，本发明以磁透射为例加以说明的。