电子加速器产品概述

第一节 产品定义、性能及应用特点

电子加速器是一种使电子增加速度（动能）的装置。加速器可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。粒子增加的能量一般都在0.1兆电子伏以上。

电子加速器的种类很多，有电子感应加速器、电子同步加速器、电子直线加速器等。电子加速器是用人工方法把电子加速到较高能量的装置。利用这种装置可以产生各种能量的电子。利用这些直接被加速的电子与物质相作用，还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子。目前世界上的加速器大多是能量在100兆电子伏以下的低能加速器，其中除一小部分用于原子核和核工程研究方面外，大部分用于其他方面，象化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及工业照相、疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核爆炸等。近年来还利用加速器原理，制成各种类型的离子注入机。以供半导体工业的杂质掺杂而取代热扩散的老工艺。使半导体器件的成品率和各项性能指标大大提高。很多老工艺不能实现的新型器件不断问世，集成电路的集成度因此而大幅度提高。电子加速器属于粒子加速器，它的结构与粒子加速器类似。

粒子加速器的结构一般包括3个主要部分：

1、粒子源，用以提供所需加速的粒子，有电子、正电子、质子、反质子以及重离子等等。

2、真空加速系统，其中有一定形态的加速电场，并且为了使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统放在真空度极高的真空室内。

3、导引、聚焦系统，用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。所有这些都要求高、精、尖技术的综合和配合。

加速器的效能指标是粒子所能达到的能量和粒子流的强度（流强）。按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速器（能量小于108eV）、中能加速器（能量在108～109eV）、高能加速器（能量在109～1012eV）和超高能加速器（能量在1012eV以上)。目前低能和中能加速器主要用于各种实际应用。

第二节 发展历程

1940年美国科学家科斯特D.W.Kerst研制出世界上第一个电子感应加速器。但由于电子沿曲线运动时其切线方向不断放射的电磁辐射造成能量的损失，电子感应加速器的能量提高受到了限制，极限约为100mev。电子同步加速器使用电磁场提供加速能量，可以允许更大的辐射损失，极限约为10gev。电子只有作直线运动时没有辐射损失，使用电磁场加速的电子直线加速器可将电子加速到50gev，这不是理论的限度，而是造价过高的限制。在研制电子感应加速器的过程中提出了电子的振荡理论，并解决了带电粒子在加速过程中的稳定性问题，该理论适用于各种类型的梯度磁场聚焦的加速器。因此，在加速器的发展历史上，该加速器起了重要的作用。

电子感应加速器除了主要用于产生的γ射线做核反应等方面的应用外，还广泛用于工业和医疗方面：如无损探伤、工业辐照、放射治疗等。

1945年，维克斯勒尔和E.M.麦克米伦分别提出了谐振加速中的自动稳相原理，从理论上提出了突破回旋加速器能量上限的方法，从而推动了新一代中高能回旋谐振式加速器如电子同步加速器、同步回旋加速器和质子同步加速器等的建造和发展。

自世界上建造第一台加速器以来，七十多年中加速器的能量大致提高了9个数量级，同时每单位能量的造价降低了约4个数量级，如此惊人的发展速度在所有的科学领域都是少见的。

随着加速器能量的不断提高，人类对微观物质世界的认识逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就。用人工的办法加速带电粒子，使其获得很高速度的装置．加速器利用一定形态的电磁场将电子、质子或重离子等带电粒子加速，使其具有高达几千、几万乃至近光速的高速带电粒子束，是人们认识原子核和探讨基本粒子，对物质深层结构进行研究的重要工具，同时随着加速器技术的不断发展，各种新的技术、新的原理不断更新，不断突破，进一步促进新技术的向前推进。加速器的研究和发展同时带来在工农业生产、医疗卫生、国防建设等各方面的重要而广泛的应用。

早在20世纪20年代，科学家们就探讨过许多加速带电粒子的方案，并进行过多次实验．其中最早提出加速原理的是E•维德罗。30年代初高压倍加器、静电加速器、回旋加速器相继问世，研制者分别获得这一时期的诺贝尔物理学奖．这以后随着人们对微观物质世界深层次结构的研究的不断深入，各个科学技术领域对各种快速粒子束的需求不断增长，提出了多种新的加速原理和方法，发展了具有各种特色的加速器。其中有电子感应加速器、直线加速器、强聚焦高能加速器、扇形聚焦回旋加速器。1956年克斯特提出通过高能粒子束间的对撞来提高有效作用能的概念，导致了高能对撞机的发展。

几十年来，人们利用加速器发现了绝大部分新的超铀元素和合成上千种新的人工放射性核素，并对原子核的基本结构和其变化规律进行了系统深入的研究，促使了原子核物理学的发展和成熟，并建立新的粒子物理学科，近20年来，加速器的发展的应用使材料科学、表面物理学、分子生物学、光化学都有重要发展。

我国加速器的发展始于50年代末期，先后研制和生产了高压倍加器、静电加速器、电子感应加速器、电子和质子直线加速器、回旋加速器．近年来更加先进的加速器在我国又取得重大进展，北京已建成正负电子对撞机，使我国加速器研制和应用进入了世界先进行列。
 

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