[实用新型]一种粒子加速器科普展示装置

说明书

本实用新型公开了一种粒子加速器科普展示装置，属于科普展示装置领域，包括轨道、加速球、电磁线圈、固态继电器、可编程逻辑控制器、单片机、LED灯带控制器、LED灯带、灯箱、变速杆和按钮，其中所述轨道为首尾相连的透明封闭圆环，加速球设于轨道封闭空间内，被电磁线圈产生的电磁场驱动沿轨道运行，电磁线圈套设在轨道外，通过固态继电器与可编程逻辑控制器电性连接；可编程逻辑控制器与单片机、灯箱、按钮、变速杆电性连接；单片机通过LED灯带控制器控制LED灯带。上述粒子加速器科普展示装置可互动地、全过程地展示粒子加速器运行过程，及不同粒子在不同加速能级下的应用领域，解决了目前展示装置不够生动直观、展示不全面的问题。

技术领域

本实用新型涉及科普展示装置领域，尤其涉及一种粒子加速器科普展示装置。

背景技术

粒子加速器(particle accelerator)是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。近20多年来，粒子加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域，在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域都有着重要应用，在工、农、医各个领域中加速器广泛用于同位素生产、肿瘤诊断与治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等方面。中国科学界高度重视粒子加速器的研究，自 1955年中国科学院原子能所建成700eV质子静电加速器以来，科研人员在粒子加速方面取得了丰富的成果，体现了中国的科技创新能力，向公众进行科普十分必要。

目前展示粒子加速器的科普展品，主要是有两种：一是基于场地环境还原的小比例静态实物模型，演示手段为实物模型加简单的LED灯带辅助模拟运行，其展示方式仅停留在运用LED灯带模拟粒子传输原理上，未通过不同种类粒子和加速能量级别的搭配，来展现粒子加速器原理与实际应用的结合；另一种是简单的小球结合机械轨道模拟加速旋转的过程，通常采用一键加速的模式，既没有展现出粒子被注入加速器中的过程，也没有设置不同种类粒子选项与观众进行探究式互动，对粒子加速器的运行原理展现得不全面、不生动。

为克服上述展示装置的缺点，亟需研究一种粒子加速器科普展示装置，能生动、直观地展示粒子加速器相关知识，并加强与观众的互动，提升展示的趣味性。

实用新型内容

本实用新型提供一种粒子加速器科普展示装置，以解决目前粒子加速器展示装置不够生动直观、对粒子加速器运行过程展示得不够全面、以及未展示不同种类粒子在加速后的实际应用领域的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种粒子加速器科普展示装置，包括轨道、加速球、电磁线圈、固态继电器、可编程逻辑控制器、单片机、LED灯带控制器、LED灯带、灯箱、变速杆和按钮，其中所述轨道为首尾相连的透明封闭圆环；所述加速球设于所述轨道封闭空间内，所述加速球外径小于所述轨道内径，所述加速球被所述电磁线圈产生的电磁场驱动沿所述轨道运动；所述电磁线圈套设在所述轨道外围，与所述固态继电器电性连接；所述固态继电器与所述可编程逻辑控制器电性连接；所述可编程逻辑控制器与所述单片机、所述灯箱、所述按钮、所述变速杆电性连接；所述单片机与所述LED灯带控制器电性连接；所述LED灯带控制器与所述LED灯带电性连接。

可选地，所述电磁线圈设有四个，四个所述电磁线圈十字对称设置。

可选地，所述轨道外设有透明的防护罩。

可选地，所述LED灯带的第一端与所述灯箱连接，所述LED灯带的第二端与所述防护罩连接。

可选地，所述灯箱设有至少一个，环绕设置在所述防护罩外侧。

可选地，所述按钮设有至少二个，以展示加速不同种类的带电粒子；所述按钮与所述防护罩之间设有LED灯带。

可选地，所述变速杆设有三个挡位，以展示带电粒子在不同的加速能级下的应用场景。