1．质谱仪

用途：质谱仪是用来研究物质同位素的装置。

（1）构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．

（2）原理：粒子带电荷量为 q，由静止被加速电场U加速，根据动能定理可得关系式 ．粒子从加速电场中射出后，进入磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式 ．由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷。

 

2．回旋加速器

用途：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子。

（1）构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于匀强磁场中．

（2）原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由，得，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关．

①磁场的作用：带电粒子以某一初速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期和速率、半径都无关，T=2πm/(qB)，带电粒子每次进入D形盒运动相同时间（T/2），然后进入平行电场加速。

②电场的作用：两个D形盒之间的窄缝有周期变化的垂直于D形盒正对截面的电场。带电粒子经过该区域时被加速。

③交流电压，为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使内能量不断提高，则需要其周期与粒子运动的周期相同，即没半个周期改变一次方向。

④带电粒子的最终能量，由，得，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关。

⑤带电粒子在回旋加速器中运动的时间，窄缝小，忽略经过窄缝的时间，设粒子在磁场中运动圈数为你，加速电压为U，则每圈加速两次。总时间为nT，T为周期。