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加速器
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項
使帶電粒子增加速度的裝置
簡(jiǎn)介概述
加速器（accelerator）是用人工方法把帶電粒子加速到較高能量的裝置。利用這種裝置可以產(chǎn)生各種能量的電子、質(zhì)子、氘核、α粒子以及其它一些重離子。利用這些直接被加速的帶電粒子與物質(zhì)相作用，還可以產(chǎn)生多種帶電的和不帶電的次級粒子，像γ粒子、中子及多種介子、超子、反粒子等。當前世界上的加速器大多是能量在100兆電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，象化學(xué)、放射生物學(xué)、放射醫學(xué)、固體物理等的基礎研究以及工業(yè)照相、疾病的診斷和治療、高純物質(zhì)的活化分析、某些工業(yè)產(chǎn)品的輻射處理、農產(chǎn)品及其他食品的輻射處理、模擬宇宙輻射和模擬核爆炸等。數年來(lái)還利用加速器原理，制成各種類(lèi)型的離子注入機。以供半導體工業(yè)的雜質(zhì)摻雜而取代熱擴散的老工藝。使半導體器件的成品率和各項性能指標大大提高。很多老工藝不能實(shí)現的新型器件不斷問(wèn)世，集成電路的集成度因此而大幅度提高。
加速器分類(lèi)
帶電粒子在電場(chǎng)中會(huì )受到電磁力的作用而得到加速，提高能量。電場(chǎng)能夠以靜電場(chǎng)、磁感應電場(chǎng)和交變電磁場(chǎng)三種不同的形式存在，加速器就是用這三種電場(chǎng)加速帶電粒子的原理發(fā)展起來(lái)的。20世紀30年代以來(lái)，經(jīng)過(guò)70多年的發(fā)展，出現了許多類(lèi)型的加速器，其分類(lèi)標準也很多，例如按加速粒子的種類(lèi)不同，可分為電子加速器，質(zhì)子和重離子加速器以及微物質(zhì)粒子（粉末、灰塵等）加速器（又稱(chēng)微粒子團加速器）；按加速粒子能量可分為低能加速器（能量在100MeV以下），中能加速器（能量在100MeV~1GeV）和高能加速器（能量1~100GeV），能量在100 GeV以上的稱(chēng)為超高能加速器；按束流強度可分為強流加速器（束流強度1mA以上）、中流加速器（束流強度10μA~1mA以上）和弱流加速器（束流強度10μA以下）；按加速電場(chǎng)種類(lèi)可分為高壓型加速器、電磁感應型加速器和高頻諧振型加速器；按粒子運動(dòng)軌道的形狀可分為直線(xiàn)加速器和圓形（或環(huán)形）加速器。直線(xiàn)加速器包括直流高壓型加速器，射頻對撞機。圓形加速器包括回旋加速器，穩相加速器，電子感應加速器，同步加速器，弱聚焦同步穩相加速器，強聚焦同步穩相加速器和環(huán)形對撞機等。
基本構成
加速器是一種復雜的設備，大體上由下列4個(gè)基本部分構成：
（1）粒子源
（2）真空加速結構
如加速管】射頻加速腔和環(huán)形加速室等，在真空中產(chǎn)生一定的加速電場(chǎng)，使粒子得到加速。
（3）導引聚焦系統
（4）束流輸運、分析系統
由電子、磁場(chǎng)透鏡、彎轉磁鐵和電、磁場(chǎng)分析器構成的系統，用來(lái)在粒子源與加速器之間輸運并分析帶電粒子束。
此外，還有束流監測裝置、電磁穩定控制裝置、真空裝置、電氣設操作設備等輔助系統。
發(fā)展歷史
加速器的早期探索可以追溯到20世紀20年代。早在1919年英國科學(xué)家盧瑟福(E.Rutherford）用天然放射源中能量為幾個(gè)MeV、速度為米/秒的高速α粒子束（即氦核）作為“炮彈”，轟擊厚度僅為0.0004厘米的金屬箔的“靶”，實(shí)現了人類(lèi)科學(xué)史上第一次人工核反應。利用靶后放置的硫化鋅熒光屏測得了粒子散射的分布，發(fā)現原子核本身有結構，從而激發(fā)了人們尋求更高能量的粒子來(lái)作為“炮彈”的愿望。
加速器
靜電加速器（1928年）、回旋加速器（1929年）、倍壓加速器（1932年）等不同設想幾乎在同一時(shí)期提了出來(lái)，并先后建成了一批加速裝置。
在加速器早期研究的基礎上，全世界的有關(guān)科學(xué)家長(cháng)期致力于研究和發(fā)展更高能量的粒子加速器。
柯克羅夫特
1932年美國科學(xué)家柯克羅夫特（J.D.Cockcroft）和愛(ài)爾蘭科學(xué)家沃爾頓(E.T.S.Walton）建造成世界上第一臺直流加速器——命名為柯克羅夫特-沃爾頓直流高壓加速器，以能量為0.4MeV的質(zhì)子束轟擊鋰靶，得到α粒子和氦的核反應實(shí)驗。這是歷史上第一次用人工加速粒子實(shí)現的核反應，因此獲得了1951年的諾貝爾物理獎。
凡德格拉夫
1933年美國科學(xué)家凡德格拉夫(R.J.van de Graaff）發(fā)明了使用另一種產(chǎn)生高壓方法的高壓加速器——命名為凡德格拉夫靜電加速器。
以上兩種粒子加速器均屬直流高壓型，它們能加速粒子的能量受高壓擊穿所限，大致在10MeV。
加速器
勞倫斯與回旋加速器
奈辛（G.Ising）于1924年，維德羅（E.Wideroe）于1928年分別發(fā)明了用漂移管上加高頻電壓原理建成的直線(xiàn)加速器，由于受當時(shí)高頻技術(shù)的限制，這種加速器只能將鉀離子加速到50keV，實(shí)用意義不大。但在此原理的啟發(fā)下，美國實(shí)驗物理學(xué)家勞倫斯(E.O.Lawrence)1932年建成了回旋加速器，并用它產(chǎn)生了人工放射性同位素，為此獲得了1939年的諾貝爾物理獎。這是加速器發(fā)展史上獲此殊榮的第一人。
由于被加速粒子質(zhì)量、能量之間的制約，回旋加速器一般只能將質(zhì)子加速到25MeV左右，其原因就是隨著(zhù)粒子的速度不斷的增加，其加速度和外力的關(guān)系不再適用牛頓運動(dòng)定律，即高頻加速電場(chǎng)的頻率和回旋頻率不再匹配；如將加速器磁場(chǎng)的強度設計成沿半徑方向隨粒子能量同步增長(cháng)，則能將質(zhì)子加速到上百MeV，稱(chēng)為等時(shí)性回旋加速器。
前蘇聯(lián)科學(xué)家維克斯列爾
為了對原子核的結構作進(jìn)一步的探索和產(chǎn)生新的基本粒子，必須研究能建造更高能量的粒子加速器的原理。1945年，前蘇聯(lián)科學(xué)家維克斯列爾（V.I.Veksler）和美國科學(xué)家麥克米倫(E.M.McMillan）各自獨立發(fā)現了自動(dòng)穩相原理，英國科學(xué)家阿里芳特（M.L.Oliphant）也曾建議建造基于此原理的加速器——穩相加速器。
美國科學(xué)家麥克米倫
自動(dòng)穩相原理的發(fā)現是加速器發(fā)展史上的一次重大革命，它導致一系列能突破回旋加速器能量限制的新型加速器產(chǎn)生：同步回旋加速器（高頻加速電場(chǎng)的頻率隨倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回旋頻率與加速電場(chǎng)同步）、現代的質(zhì)子直線(xiàn)加速器、同步加速器（使用磁場(chǎng)強度隨粒子能量提高而增加的環(huán)形磁鐵來(lái)維持粒子運動(dòng)的環(huán)形軌跡，但維持加速場(chǎng)的高頻頻率不變）等。
自此，加速器的建造解決了原理上的限制，但提高能量受到了經(jīng)濟上的限制。隨著(zhù)能量的提高，回旋加速器和同步回旋加速器中使用的磁鐵重量和造價(jià)急劇上升，提高能量實(shí)際上被限制在1GeV以下。同步加速器的環(huán)形磁鐵的造價(jià)雖然大大減少，但因橫向聚焦力較差，真空盒尺寸必須很大，造成磁鐵的磁極間隙大，依然需要很重的磁鐵，要想用它把質(zhì)子加速到10GeV以上仍是不現實(shí)的。
1952年美國科學(xué)家柯隆（E.D.Courant）、李溫斯頓（M.S.Livingston）和史耐德（H.S.Schneider）發(fā)表了強聚焦原理的論文，根據這個(gè)原理建造強聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁鐵的造價(jià)大大降低，使加速器有了向更高能量發(fā)展的可能。這是加速器發(fā)展史上的又一次革命，影響巨大。此后，在環(huán)形或直線(xiàn)加速器中，普遍采用了強聚焦原理。
美國勞倫斯國家實(shí)驗室1954年建成的一臺6.2GeV能量的弱聚焦質(zhì)子同步加速器，磁鐵的總重量為1萬(wàn)噸。而布魯克海文國家實(shí)驗室33GeV能量的強聚焦質(zhì)子同步加速器，磁鐵總重量只有4千噸。這說(shuō)明了強聚焦原理的重大實(shí)際意義。
美國科學(xué)家科斯特
1940年美國科學(xué)家科斯特(D.W.Kerst）研制出世界上第一個(gè)電子感應加速器。但由于電子沿曲線(xiàn)運動(dòng)時(shí)其切線(xiàn)方向不斷放射的電磁輻射造成能量的損失，電子感應加速器的能量提高受到了限制，極限約為100MeV。電子同步加速器使用電磁場(chǎng)提供加速能量，可以允許更大的輻射損失，極限約為10GeV。電子只有作直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)沒(méi)有輻射損失，使用電磁場(chǎng)加速的電子直線(xiàn)加速器可將電子加速到50GeV，這不是理論的限度，而是造價(jià)過(guò)高的限制。
加速器的能量發(fā)展到如此水平，從實(shí)驗的角度暴露出了新的問(wèn)題。使用加速器作高能物理實(shí)驗，一般是用加速的粒子轟擊靜止靶中的核子，然后研究所產(chǎn)生的次級粒子的動(dòng)量、方向、電荷、數量等，加速粒子能參加高能反應的實(shí)際有用能量受到限制。如果采取兩束加速粒子對撞的方式，可以使加速的粒子能量充分地用于高能反應或新粒子的產(chǎn)生。
意大利科學(xué)家陶歇克
1960年意大利科學(xué)家陶歇克（B.Touschek)首次提出了這項原理，并在意大利的Frascati國家實(shí)驗室建成了直徑約1米的AdA對撞機，驗證了原理，從此開(kāi)辟了加速器發(fā)展的新紀元。
現代高能加速器基本都以對撞機的形式出現，對撞機已經(jīng)能把產(chǎn)生高能反應的等效能量從1TeV提高到10～1000TeV，這是加速器能量發(fā)展史上的又一次根本性的飛躍。
粒子加速器
用人工方法產(chǎn)生高速帶電粒子的裝置。是探索原子核和粒子的性質(zhì)、內部結構和相互作用的重要工具，在工農業(yè)生產(chǎn)、醫療衛生、科學(xué)技術(shù)等方面也都有重要而廣泛的實(shí)際應用。
加速器
自從E.盧瑟福1919年用天然放射性元素放射出來(lái)的a射線(xiàn)轟擊氮原子首次實(shí)現了元素的人工轉變以后，物理學(xué)家就認識到要想認識原子核，必須用高速粒子來(lái)變革原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有幾兆電子伏特（MeV），天然的宇宙射線(xiàn)中粒子的能量雖然很高，但是粒子流極為微弱，例如能量為10電子伏特（eV）的粒子每小時(shí)在1平方米的面積上平均只降臨一個(gè)，而且無(wú)法支配宇宙射線(xiàn)中粒子的種類(lèi)、數量和能量，難于開(kāi)展研究工作。因此為了開(kāi)展有預期目標的實(shí)驗研究，幾十年來(lái)人們研制和建造了多種粒子加速器，性能不斷提高。應用粒子加速器發(fā)現了絕大部分新的超鈾元素和合成的上千種新的人工放射性核素，并系統深入地研究原子核的基本結構及其變化規律，促使原子核物理學(xué)迅速發(fā)展成熟起來(lái)；高能加速器的發(fā)展又使人們發(fā)現包括重子、介子、輕子和各種共振態(tài)粒子在內的幾百種粒子，建立粒子物理學(xué)。近20多年來(lái)，加速器的應用已遠遠超出原子核物理和粒子物理領(lǐng)域，在諸如材料科學(xué)、表面物理、分子生物學(xué)、光化學(xué)等其它科技領(lǐng)域都有著(zhù)重要應用。在工、農、醫各個(gè)領(lǐng)域中加速器廣泛用于同位素生產(chǎn)、腫瘤診斷與治療、射線(xiàn)消毒、無(wú)損探傷、高分子輻照聚合、材料輻照改性、離子注入、離子束微量分析以及空間輻射模擬、核爆炸模擬等方面。迄今世界各地建造了數以千計的粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基礎研究，它們繼續向提高能量和改善束流品質(zhì)方向發(fā)展；其余絕大部分都屬于以應用粒子射線(xiàn)技術(shù)為主的“小”型加速器。
加速器
粒子加速器的結構一般包括3個(gè)主要部分：
②真空加速系統，其中有一定形態(tài)的加速電場(chǎng)，并且為了使粒子在不受空氣分子散射的條件下加速，整個(gè)系統放在真空度極高的真空室內。
③導引、聚焦系統，用一定形態(tài)的電磁場(chǎng)來(lái)引導并約束被加速的粒子束，使之沿預定軌道接受電場(chǎng)的加速。所有這些都要求高、精、尖技術(shù)的綜合和配合。
加速器的效能指標是粒子所能達到的能量和粒子流的強度（流強）。按照粒子能量的大小，加速器可分為低能加速器（能量小于10MeV）、中能加速器（能量在10～10MeV）、高能加速器（能量在10～10MeV）和超高能加速器（能量在10MeV以上）。當前低能和中能加速器主要用于各種實(shí)際應用。
加速器的發(fā)展
1945年，前蘇聯(lián)科學(xué)家維克斯列爾和美國科學(xué)家麥克米倫，分別獨立發(fā)現了自動(dòng)穩相原理。1946年，第一臺穩相加速器在美國伯克利建成，此后誕生了一系列同步加速器，其中包括同步回旋加速器。這是加速器發(fā)展的第一次革命。1952年，美國科學(xué)家科隆、列文斯頓和史耐德提出了強聚焦原理，其后將該原理廣泛用于環(huán)形加速器和直線(xiàn)加速器中。這是加速器發(fā)展的第二次革命。1960年，陶歇克首先提出對撞機的概念，即兩個(gè)粒子沿相反的方向注入同步加速器內，并在制定的位置對撞，在他的領(lǐng)導下，在意大利夫拉斯卡第建成一個(gè)直徑1m、名為AdA的對撞機，開(kāi)辟了加速器發(fā)展新紀元。這是加速器發(fā)展的第三次革命。
對撞機
加速器
隨著(zhù)加速器能量的不斷提高，人類(lèi)對微觀(guān)物質(zhì)世界的認識逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就。用人工的辦法加速帶電粒子，使其獲得很高速度的裝置．加速器利用一定形態(tài)的電磁場(chǎng)將電子、質(zhì)子或重離子等帶電粒子加速，使其具有高達幾千、幾萬(wàn)乃至近光速的高速帶電粒子束，是人們認識原子核和探討基本粒子，對物質(zhì)深層結構進(jìn)行研究的重要工具，同時(shí)隨著(zhù)加速器技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新的技術(shù)、新的原理不斷更新，不斷突破，進(jìn)一步促進(jìn)新技術(shù)的向前推進(jìn)．加速器的研究和發(fā)展同時(shí)帶來(lái)在工農業(yè)生產(chǎn)、醫療衛生、國防建設等各方面的重要而廣泛的應用。
早在20世紀20年代，科學(xué)家們就探討過(guò)許多加速帶電粒子的方案，并進(jìn)行過(guò)多次實(shí)驗．其中最早提出加速原理的是E·維德羅．30年代初高壓倍加器、靜電加速器、回旋加速器相繼問(wèn)世，研制者分別獲得這一時(shí)期的諾貝爾物理學(xué)獎．這以后隨著(zhù)人們對微觀(guān)物質(zhì)世界深層次結構的研究的不斷深入，各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域對各種快速粒子束的需求不斷增長(cháng)，提出了多種新的加速原理和方法，發(fā)展了具有各種特色的加速器．其中有電子感應加速器、直線(xiàn)加速器、強聚焦高能加速器、扇形聚焦回旋加速器．1956年克斯特提出通過(guò)高能粒子束間的對撞來(lái)提高有效作用能的概念，導致了高能對撞機的發(fā)展．
幾十年來(lái)，人們利用加速器發(fā)現了絕大部分新的超鈾元素和合成上千種新的人工放射性核素，并對原子核的基本結構和其變化規律進(jìn)行了系統深入的研究，促使了原子核物理學(xué)的發(fā)展和成熟，并建立新的粒子物理學(xué)科，近20年來(lái)，加速器的發(fā)展的應用使材料科學(xué)、表面物理學(xué)、分子生物學(xué)、光化學(xué)都有重要發(fā)展。
中國加速器的發(fā)展始于50年代末期，先后研制和生產(chǎn)了高壓倍加器、靜電加速器、電子感應加速器、電子和質(zhì)子直線(xiàn)加速器、回旋加速器．數年來(lái)更加先進(jìn)的加速器在中國又取得重大進(jìn)展，北京已建成正負電子對撞機，使中國加速器研制和應用進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。
中國方面
1955年
中國科學(xué)院原子能所建成700eV質(zhì)子靜電加速器。
1957年前后
加速器
中國科學(xué)院開(kāi)始研制電子回旋加速器。
1958年
中國科學(xué)院高能所2.5MeV質(zhì)子靜電加速器建成。
中國第一臺回旋加速器建成。
清華大學(xué)400keV質(zhì)子倍壓加速器建成。
清華大學(xué)2.5Mev電子回旋加速器出束。
1964年
中國科學(xué)院高能所30MeV電子直線(xiàn)加速器建成。
1982年
中國第一臺自行設計、制造的質(zhì)子直線(xiàn)加速器首次引出能量為10MeV的質(zhì)子束流，脈沖流達到14mA.
1988年
北京正負電子對撞機實(shí)現正負電子對撞。
蘭州近代物理研究所用于加速器重離子的分離扇形回旋加速器（HIRFL）建成。
反應方式
高能加速器條件下的有關(guān)物質(zhì)結構的研究，本質(zhì)上是有關(guān)自然狀態(tài)下自然能團（或能簇、能子）之間的能態(tài)在量方面的相對變（轉化）關(guān)系。從弧理論的觀(guān)念來(lái)看，利用高能加速器等方法來(lái)轟擊類(lèi)弧子結構（原子）的條件下，可得到弱相互作用關(guān)系：1、對稱(chēng)理論（普遍的對稱(chēng)性理論）2、非對稱(chēng)性理論，特殊條件下得之。如果轟擊能子（弧合子，次原子結構），則得到強相互作用關(guān)系：漸近自由 理論等。
為什么？
上述兩種作用均發(fā)生在能態(tài)層面而非物質(zhì)態(tài)的層面；屬能簇與能簇之間的關(guān)系。
弱相互作用：任何外來(lái)能團轟擊類(lèi)弧子結構時(shí)，沿時(shí)軸方向進(jìn)入類(lèi)弧子（從能量到能量）時(shí)，外加能量在進(jìn)入類(lèi)弧子結果體時(shí)，便會(huì )發(fā)生弧合作用而產(chǎn)生出對稱(chēng)弧合，對外顯示出釋放了兩個(gè)旋向相反，質(zhì)量相等能團，即對稱(chēng)性弧合反應。外加能量的能量級被限制在被轟擊的類(lèi)弧子的時(shí)軸的能量（假設等于1）范圍內：小于0，大于1時(shí)，均不能產(chǎn)生出成對的能粒子。只有在< 1,>0 的條件下，才可以生成亞粒子；在此層面上可以產(chǎn)生出許多亞粒子，理論上是無(wú)限多。
非對稱(chēng)弱相互作用：如果外加能量與類(lèi)弧子的空間軸水平進(jìn)入系統時(shí)，由于時(shí)間軸在空間軸上的非對稱(chēng)性（1/3），所有弱相互作用均發(fā)生在類(lèi)弧子結構的能量交換過(guò)程中，本質(zhì)上是對自然本在能態(tài)的一種人工擾動(dòng)，并非是物質(zhì)的結構性改變。類(lèi)弧子結構是一種能態(tài)轉化過(guò)程中的普遍存在的剛性結構。當外加能量進(jìn)入時(shí)，這些外加能量就被“訓化”了，形成適當的次粒子并被釋放出來(lái)。這些過(guò)程是可以反復和重演的。一切自然能態(tài)在其能量發(fā)生相互轉化時(shí)的唯一結構體，即類(lèi)弧子體。弱相互作用實(shí)際上是人工條件下對類(lèi)弧子體的干擾性的物理學(xué)觀(guān)察結果。自然能態(tài)猶如平靜的湖面，人為的力量弄起了幾絲漣紋；當這些人工干擾停頓 時(shí)，自然能態(tài)將恢復如初，并未發(fā)生絲毫的改變。人們總結出來(lái)的理論或規律，僅僅是有關(guān)那幾絲漣紋的觀(guān)察結果。對于自然的能本態(tài)或物質(zhì)性結構仍是一無(wú)所知。
與此不同的強相互作用則全部發(fā)生在能態(tài)的能子層面（狀態(tài)）。能子狀態(tài)的統一結構體，即絕對弧子。其時(shí)空軸絕對同一，組成絕對弧合子的最小能量子單位，現代人稱(chēng)為強子。強相互作用就是研究絕對弧合子能量單元之間的關(guān)系。這里，要求人工能量要有極高的能級狀態(tài)，使用很高能量時(shí)才能激發(fā)這種相互作用。強相互作用對外不顯示任何新粒子產(chǎn)生或亞粒子對產(chǎn)生；也就是說(shuō)，如果產(chǎn)生的話(huà)，則是碰撞能量的轉化形式。怎樣轉化僅僅取決于絕對弧合子吸收人工外加能量的量值。通常情況下不產(chǎn)生。多以光子形式被釋放掉，壽命極短。
絕對弧子好比布滿(mǎn)麻點(diǎn)的皮球，其麻點(diǎn)對應最小能單位，在無(wú)外加能量時(shí)，每個(gè)麻點(diǎn)的“位置”是同一的，即自由的，任意方位均可“看”到同一個(gè)麻點(diǎn)的存在。對其施加外力（外加能量）時(shí)，球面將會(huì )發(fā)生塌陷，此時(shí)塌陷邊緣上對稱(chēng)的麻點(diǎn)發(fā)生對稱(chēng)性的背離運動(dòng)，似乎被分開(kāi)了。由于絕對弧子自身的穩定性，也即對人工能量的排斥性，看起來(lái)似乎是兩個(gè)麻點(diǎn)拼命想恢復原狀，給的力越大，凹陷越大，回彈性就越強；凹陷越小，回彈性越弱，按照現代物理學(xué)的觀(guān)點(diǎn)理解，即漸近自由。這些實(shí)為假象（人工制造的假象）。
應用
低能加速器的應用是核技術(shù)應用領(lǐng)域的重要分支，當前，在世界各地運行著(zhù)的數千臺加速器中大多數是在工業(yè)、農業(yè)、醫療衛生等領(lǐng)域內得到廣泛應用的低能加速器。低能加速器在這些領(lǐng)域的應用，極大地改變了這些領(lǐng)域的面貌，創(chuàng )造了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
工業(yè)
1）輻照加工
應用加速器產(chǎn)生的電子束或X射線(xiàn)進(jìn)行輻照加工已成為化工、電力、食品、環(huán)保等行業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝，是一種新的加工技術(shù)工藝。它廣泛應用于聚合物交聯(lián)改性、涂層固化、聚乙烯發(fā)泡、熱收縮材料、半導體改性、木材-塑料復合材料制備、食品的滅菌保鮮、煙氣輻照脫硫脫硝等加工過(guò)程。
經(jīng)輻照生產(chǎn)的產(chǎn)品具有許多優(yōu)良的特點(diǎn)，例如：聚乙烯電纜經(jīng)105Gy劑量輻照后，其電學(xué)性能、熱性能都有很大提高，使用溫度輻照前為60~70℃，輻照后長(cháng)期使用溫度可達120℃以上。當前，中國已有用加速器進(jìn)行輻照加工的生產(chǎn)線(xiàn)40多條。
2）無(wú)損檢測
無(wú)損檢測就是在不損傷和不破壞材料、制品或構件的情況下，就能檢測出它們內部的情況，判別內部有無(wú)缺陷。現代無(wú)損檢測的方法很多，例如：超聲波探傷法、渦流探傷法、熒光探傷法及射線(xiàn)檢測法等。射線(xiàn)檢測法即可檢查工件表面又可檢查工件內部的缺陷。設備可以采用放射性同位素Co-60產(chǎn)生的γ射線(xiàn)、X光機產(chǎn)生的低能X射線(xiàn)和電子加速器產(chǎn)生的高能X射線(xiàn)。尤其是探傷加速器的穿透本領(lǐng)和靈敏度高，作為一種最終檢查手段或其它探傷方法的驗證手段及在質(zhì)量控制中，在大型鑄鍛焊件、大型壓力容器、反應堆壓力殼、火箭的固體燃料等工件的缺陷檢驗中得到廣泛的應用。這種探傷加速器以電子直線(xiàn)加速器為主要機型。
射線(xiàn)檢測的方法根據對透過(guò)工件的射線(xiàn)接受和處理方法的不同，又可把射線(xiàn)檢測法分為三種：
這種方法與我們體檢時(shí)拍X光膠片相似，射線(xiàn)接受器是X光膠片。探傷時(shí)，將裝有X光膠片的膠片盒緊靠在被檢工件背后，用X射線(xiàn)對工件照射后，透過(guò)工件的射線(xiàn)使膠片感光，同時(shí)工件內部的真實(shí)情況就反映到膠片的乳膠上，對感光后的膠片進(jìn)行處理后，就可以清楚地了解工件有無(wú)缺陷以及缺陷的種類(lèi)、位置、形狀和大小。
b、輻射成像法
這種方法的射線(xiàn)接受器是陣列探測器或熒光增感屏。前者就是清華大學(xué)和清華同方共同研制生產(chǎn)的大型集裝箱檢查系列產(chǎn)品。后者就是用于機場(chǎng)、鐵路的行李、包裹的X射線(xiàn)安檢系統，也可用于工業(yè)的無(wú)損檢測。這種方法配以圖像處理系統可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)顯示物品內部的真實(shí)情況。
c、工業(yè)CT
與醫用CT原理類(lèi)似，CT技術(shù)即計算機輔助層析成像技術(shù)。選用加速器作為X射線(xiàn)源的CT技術(shù)是一種先進(jìn)的無(wú)損檢測手段，主要針對大型固體火箭發(fā)動(dòng)機和精密工件的檢測而發(fā)展起來(lái)。它的密度分辨率可達0.1%，比常規射線(xiàn)技術(shù)高一個(gè)數量級。在航天、航空、兵器、汽車(chē)制造等領(lǐng)域精密工件的缺陷檢測、尺寸測量、裝配結構分析等方面有重要的應用價(jià)值。
3）離子注入
利用加速器將一定能量的離子注入到固體材料的表層，可以獲得良好的物理、化學(xué)及電學(xué)性能。半導體器件、金屬材料改性和大規模集成電路生產(chǎn)都應用了離子注入技術(shù)。中國現擁有各類(lèi)離子注入機100多臺。其中中國自己累計生產(chǎn)出140多臺離子注入機，能量為150KeV~600KeV（1KeV=1×10eV），流強為0.5mA到十幾mA。
農業(yè)
作為核技術(shù)應用裝備的加速器在農業(yè)上的應用，在一些國家普遍使用已有明顯經(jīng)濟效益的主要有三方面：
1）輻照育種
加速器在輻照育種中的應用，主要是利用它產(chǎn)生的高能電子、X射線(xiàn)、快中子或質(zhì)子照射作物的種子、芽、胚胎或谷物花粉等，改變農作物的遺傳特性，使它們沿優(yōu)化方向發(fā)展。通過(guò)輻射誘變選育良種，在提高產(chǎn)量、改進(jìn)品質(zhì)、縮短生長(cháng)期、增強抗逆性等方面起了顯著(zhù)作用。馬鈴薯、小麥、水稻、棉花、大豆等作物經(jīng)過(guò)輻照育種后可具有高產(chǎn)、早熟、矮桿及抗病蟲(chóng)害等優(yōu)點(diǎn)。
2）輻照保鮮
輻照保鮮是繼熱處理、脫水、冷藏、化學(xué)加工等傳統的保鮮方法之后，發(fā)展起來(lái)的一種新保鮮技術(shù)。例如，對馬鈴薯、大蒜、洋蔥等經(jīng)過(guò)輻照處理，可抑制其發(fā)芽，延長(cháng)貯存期；對干鮮水果、蘑菇、香腸等經(jīng)過(guò)輻照處理，可延長(cháng)供應期和貨架期。
醫療衛生
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人民生活和質(zhì)量的提高，人們對醫療衛生條件提出了更高的要求。而加速器在醫療衛生中的應用促進(jìn)了醫學(xué)的發(fā)展和人類(lèi)壽命的延長(cháng)。當前，加速器在醫療衛生方面的應用主要有三個(gè)方面，即放射治療、醫用同位素生產(chǎn)以及醫療器械、醫療用品和藥品的消毒。
1）放射治療
用于惡性腫瘤放射治療（簡(jiǎn)稱(chēng)放療）的醫用加速器是當今世界范圍內，在加速器的各種應用領(lǐng)域中數量最大、技術(shù)最為成熟的一種。
用于放療的加速器由50年代的感應加速器，到60年代發(fā)展了醫用電子回旋加速器，進(jìn)入70年代醫用電子直線(xiàn)加速器逐步占據了主導地位。當前，世界上約有3000多臺醫用電子直線(xiàn)加速器裝備在世界各地的醫院里。
除了應用加速器產(chǎn)生的電子線(xiàn)、X射線(xiàn)進(jìn)行放療外，還可應用加速器進(jìn)行質(zhì)子放療、中子放療、重離子放療和π介子放療等，這些治癌方法還處在實(shí)驗階段，實(shí)驗的結果表明，療效顯著(zhù)。但這些加速器比電子直線(xiàn)加速器能量高得多，結構復雜得多，價(jià)格昂貴得多，尚未普及。
利用電子直線(xiàn)加速器開(kāi)展立體定向放療，俗稱(chēng)X—刀，是數年來(lái)發(fā)展的新的放療技術(shù)。這種技術(shù)與常規放療相比，可多保護15%~20%的正常組織，而腫瘤增加20%~40%的劑量，可更有效地殺滅癌細胞，從而增加放療療效。
60年代中國醫院裝備了醫用感應加速器，70年代中期醫用電子直線(xiàn)加速器開(kāi)始裝備中國各地醫院。截止到2000年初，中國已擁有各種能量的醫用加速器約530臺，其中國產(chǎn)醫用加速器約230臺，進(jìn)口醫用加速器約300臺。
2）醫用同位素生產(chǎn)
現代核醫學(xué)廣泛使用放射性同位素診斷疾病和治療腫瘤，如今已確定為臨床應用的約80種同位素，其中有2/3是由加速器生產(chǎn)的，尤其是缺中子短壽命同位素只能由加速器生產(chǎn)。這些短壽命同位素主要應用在以下方面：
a、正電子與單光子發(fā)射計算機斷層掃描—PET與SPECT
PET是由病人先吸入或預先注射半衰期極短的發(fā)射正電子的放射性核素，通過(guò)環(huán)形安置的探測器從各個(gè)角度檢測這些放射性核素發(fā)射正電子及湮滅時(shí)發(fā)射的光子，由計算機處理后重建出切面組織的圖像。而這些短壽命的放射性核素是由小回旋加速器制備的。最短的半衰期核素如O-15僅為123秒，一般為幾分鐘到1小時(shí)左右。所以，這種加速器一般裝備在使用PET的醫院里。生產(chǎn)PET專(zhuān)用短壽命的放射性核素的小回旋加速器，吸引了眾多的加速器生產(chǎn)廠(chǎng)開(kāi)發(fā)研制。當前，國外幾個(gè)加速器生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的小回旋加速器已達到幾十臺。
b、圖像獲取
利用放射性核素進(jìn)行閃爍掃描或利用γ照相獲取圖像的方法，可以診斷腫瘤、檢查人體臟器和研究它們的生理生化功能和代謝狀況，獲取動(dòng)態(tài)資料。例如Tl-201用于心肌檢查，對早期發(fā)現冠心病和心肌梗塞的定位等是當前最靈敏的檢查手段。而這些放射性核素絕大部分也是由加速器生產(chǎn)的。
3）輻照消毒
參考資料
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加速器的解釋|加速器的意思|漢典“加速器”詞語(yǔ)的解釋[引用日期2022-06-14 10:11:18]
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盧浮宮地下的粒子加速器2018-09-06T07:50:02+08:00[引用日期2022-06-15 10:21:08]
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從“零起步”到“走出去”，硬“核”偉力書(shū)寫(xiě)國之光榮2021-04-19T15:05:49+08:00[引用日期2022-06-15 10:21:13]
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六十載風(fēng)雨砥礪 一甲子春華秋實(shí)2018-09-26T07:46:26+08:00[引用日期2022-06-15 13:29:39]
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我國粒子加速器事業(yè)開(kāi)拓者謝家麟:創(chuàng )新是沒(méi)有終點(diǎn)的旅程-新華網(wǎng)2016-02-22T07:21:10+08:00[引用日期2022-06-15 13:29:45]
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