回旋加速器的原理是什么?
工作原理：
回旋加速器使用高频交流电压加速带电粒子束，该交流电压施加在真空室内的两个称为“dees”的空心“D”形金属片电极之间。 dees 面对面放置，它们之间有一个狭窄的间隙，在它们内部形成一个圆柱形空间，供粒子移动。
粒子被注入这个空间的中心。dees 位于一个大电磁铁的两极之间，该电磁铁施加一个垂直于电极平面的静磁场B。由于洛伦兹力，磁场使粒子的路径弯曲成一个圆圈 垂直于它们的运动方向。
如果粒子的速度是恒定的，它们将在磁场的影响下在凹槽内沿圆形路径行进。然而，几千伏的射频（RF）交流电压被施加在两个电极之间。电压在电极之间的间隙中产生振荡电场，加速粒子。设置频率，以便粒子在单个电压周期内形成一个电路。为此，频率必须与粒子的回旋共振频率相匹配。
B是磁场强度，q是粒子的电荷，m是带电粒子的相对论质量。每次粒子通过另一个电极后，RF 电压的极性就会反转。因此，每次粒子穿过从一个深电极到另一个电极的间隙时，电场都会在正确的方向上加速它们。
由于这些推动，粒子的速度增加导致它们在每次旋转时沿半径更大的圆移动，因此粒子以螺旋形式移动从中心向外的路径到dees的边缘。
当它们到达边缘时，金属板上的一个小电压会使光束偏转，使其通过它们之间的小间隙离开电极，并击中位于腔室边缘出口点的目标，或者通过抽空的回旋加速器离开回旋加速器。
光束管击中远程目标。目标可以使用各种材料，由于碰撞而产生的核反应会产生次级粒子，这些次级粒子可以被引导到回旋加速器之外并进入仪器进行分析。
回旋加速器是第一个“循环”加速器。回旋加速器设计相对于当时现有的静电加速器（例如Cockcroft-Walton 加速器和范德格拉夫发电机）的优势在于，在这些机器中，粒子仅被电压加速一次，因此粒子的能量等于机器上的加速电压，它被空气击穿限制在几百万伏。
相反，在回旋加速器中，粒子在其螺旋路径中多次遇到加速电压，因此被加速多次，因此输出能量可以是加速电压的许多倍。
用途
除了生产用于 RUH PET-CT 扫描仪的成像同位素外，该实验室还承担动物和人类健康成像和研究以及作物/植物成像和研究。
该设施还是研究开发新化合物（称为放射性药物）的场所，可以改进癌症、阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症等疾病的检测、诊断和治疗。通过用放射性同位素标记特定的生物分子，科学家可以根据“标记”分子的吸收方式来追踪可能导致特定器官疾病的过程。
其他研究领域包括与使用回旋加速器生产新放射性同位素相关的物理学以及更灵敏的辐射探测器的设计。
来自广泛学科和行业合作伙伴的学生、教师和研究人员研究复杂问题的解决方案，而卫生专业人员则接受了最先进的成像和治疗方案的培训。
于是循环这个过程就达到对粒子加速的目的。
回旋加速器各个部件的作用：
（1）磁场的作用
带电粒子以某一速度垂直进入匀强磁场时，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期与速率和半径无关，使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间（半个周期）后，平行于电场方向进入电场中加速。
（2）电场的作用
回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性的变化的并垂直于两D形盒直径的匀强电场，加速就是在这个区域完成的。
（3）交变电压
为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使其能量不断提高，要在狭缝处加一个与粒子运动的周期一致的交变电压。
理论基础：
它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场。置于中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电场力，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动。绕行半圈的时间为πm/qB，其中q是粒子电荷，m是粒子的质量，B是磁场的磁感应强度。如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率，则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上电压方向转变，粒子仍处于加速状态。由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关，因此粒子每绕行半圈受到一次加速，绕行半径增大。经过很多次加速，粒子沿螺旋形轨道从D形盒边缘引出，能量可达几十兆电子伏特（MeV ）。回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应，粒子的质量增大，粒子绕行周期变长，从而逐渐偏离了交变电场的加速状态。进一步的改进有同步回旋加速器。
回旋加速器的主要原理是用磁场控制轨道、用电场进行加速。
粒子被注入这个空间的中心。dees 位于一个大电磁铁的两极之间，该电磁铁施加一个垂直于电极平面的静磁场B。由于洛伦兹力，磁场使粒子的路径弯曲成一个圆圈 垂直于它们的运动方向。
