XCT掃描是計算機X射線斷層掃描技術的簡稱,XCT掃描機可用于對多種病情的探測。圖甲是某種XCT機主要部分的剖面圖,其中產生X射線部分的示意圖如圖乙所示。圖乙中M、N之間有一電子束的加速電場,虛線框內為偏轉元件中的勻強偏轉場S:方向豎直,經調節(jié)后電子從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進,出電場后速度與水平方向成30度打到水平圓形靶臺上的中心點P,產生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示)。已知電子的質量為m,帶電荷量為e,MN兩端的電壓為U
0,偏轉場區(qū)域水平寬度為L
0,豎直高度足夠長,MN中電子束距離靶臺豎直高度為H,忽略電子的重力影響,不考慮電子間的相互作用及電子進入加速電場時的初速度,不計空氣阻力。
(1)由題意可得電子帶負電,電子軌跡向下偏轉,則電場力向
下
下
,圖乙中偏轉電場強度的方向為
向上
向上
,電子剛離開加速電場時的速度為
。
(2)請分析計算偏轉電場強度E的大小和P點到偏轉電場右邊界距離s。
(3)若由于工作人員失誤,加速電壓U
0增大少許,電子會打在P點
右
右
側,除了修正加速電壓的數值以外,請說出兩種方法可以使得對病情的探測無影響
加速電壓U0增大少許,會使電子進入偏轉電場的初速度變大,豎直方向無影響,但水平位移增加,故電子會打到P點右側;可以適當向右移動靶臺,也可以將偏轉場的電場強度降低。
加速電壓U0增大少許,會使電子進入偏轉電場的初速度變大,豎直方向無影響,但水平位移增加,故電子會打到P點右側;可以適當向右移動靶臺,也可以將偏轉場的電場強度降低。
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(4)由于技術升級,經過專家研究可以將該電子槍改裝成發(fā)射Y粒子(質量和電荷未知)的裝置,請幫助專家論證是否需要重新設計偏轉電場和靶臺。