質(zhì)譜儀
質(zhì)譜儀是科學(xué)研究中用來(lái)分析同位素和測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的重要工具，質(zhì)譜儀主要由以下幾部分組成：
① 帶電粒子注入器
② 加速電場(chǎng) ( U )
③ 速度選擇器 ( B1、E )
④ 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ( B2)
⑤ 照相底片
質(zhì)譜儀的工作原理
（1）在加速電場(chǎng)中，帶電粒子獲得速度，即
（2）在速度選擇器中，只有滿足qvB1 = qE，即 v=E/B1粒子才能通過(guò)速度選擇器。
（3）在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑為：
（4）在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)距離為 x=2r
（5）聯(lián)立以上各式可得粒子的比荷和質(zhì)量分別為：
（6）由粒子質(zhì)量公式可知，如果帶電粒子的電荷量相同，質(zhì)量有微小差別，就會(huì)打在照相底片上的不同位置，出現(xiàn)一系列的譜線，不同質(zhì)量對(duì)應(yīng)著不同的譜線，叫作質(zhì)譜線。
回旋加速器
1、回旋加速器的發(fā)明
1932 年美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，實(shí)現(xiàn)了在較小的空間范圍內(nèi)對(duì)帶電粒子進(jìn)行多級(jí)加速。
第一臺(tái)回旋加速器
2. 回旋加速器的工作原理
利用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速作用和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用來(lái)獲得高能粒子，這些過(guò)程在回旋加速器的核心部件 —— 兩個(gè) D 形盒和其間的窄縫內(nèi)完成。
（1）磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期與速率、半徑均無(wú)關(guān)（ T=2πm/Bq），帶電粒子每次進(jìn)入 D 形盒都運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后平行電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)中加速。
（2）電場(chǎng)的作用：回旋加速器兩個(gè) D 形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩 D 形盒正對(duì)截面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被加速。
（3）交變電場(chǎng)的作用及變化周期：為保證帶電粒子每次經(jīng)過(guò)窄縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，需在窄縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在 D 形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同（ T=2πm/Bq）的交變電壓。
（4）帶電粒子的軌跡特點(diǎn)：粒子每經(jīng)過(guò)一次加速，其軌道半徑就大一些，但粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不變。
（5）因?yàn)閮蓚€(gè)D形盒之間的窄縫很小，所以帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間可以忽略不計(jì)。
3. 帶電粒子的最終能量
當(dāng)帶電粒子的速度最大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，由r=mv/Bq得v=Bqr/m，若 D 形盒半徑為R，則帶電粒子的最終動(dòng)能，可見(jiàn)，帶電粒子經(jīng)回旋加速器加速后的最終能量與加速電壓無(wú)關(guān)，只與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和 D 形盒半徑 R 有關(guān)。