加速器jiā sù qì

一种使带电粒子增加速度的装置。1946年《科学画报》第十二卷第十一期：“回旋加速器最近改名叫Calutron。”1948年顾均正《从原子时代到海洋时代·原子能的开发与未来的展望》：“重达四千吨的电磁铁就是把劳伦斯博士所制巨型的回旋加速器拆下来借用的。”

加速器jiāsùqì

用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。1957年前后中国科学院开始研制电子回旋加速器。1958年中国第一台回旋加速器建成。

加速器

粒子物理仪器。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工具。20世纪60年代以来，在生产、医疗、科学技术方面都有重要应用。按带电粒子能达到的能量大小可分为：低能加速器，小于10²MeV；中能加速器，10²～10³MeV；高能加速器，1～10³GeV；超高能加速器，10³GeV以上。按原理可分为：静电加速器，粒子能量一般在几个MeV量级；直线加速器，1966年建成的美国斯坦福直线加速器加速管长达3050m，电子能量高达22GeV；回旋加速器，粒子能量为10MeV量级；同步加速器，美国费米国家加速器实验室最大的质子同步加速器，质子被加速能量可达500GeV，进一步使用超导强磁场，能量可提高到1000GeV；对撞机，可获得前几种加速器达不到的高能量利用率。

115 加速器

中国科学院高能物理研究所于1955年建成了我国第一台700KeV质子静电加速器。此后相继建成了回旋加速器、直线加速器、直立式串列静电加速器等，填补了在中子物理研究方面长期存在的中子源能区的空白，标志着我国加速器技术已接近国际先进水平。

加速器

使带电粒子加速到很高能量的装置。是研究原子核和基本粒子的重要设备。它的类型较多，有回旋加速器、静电加速器、电子感应加速器、直线加速器、同步加速器等重要类型。目前最大的加速器能使带电粒子获得几千亿电子伏特的能量。

加速器

见“粒子加速器”。

加速器

粒子加速器是加速带电粒子束使粒子获得很大能量的一种装置。可被直接加速的粒子都是带电粒子，如电子、正电子、质子、氘核、α粒子以及重离子。用直接加速得到的带电粒子去轰击合适的靶，还可产生带电或不带电的次级粒子，如X线、γ线、中子、介子、超子和中微子等。
加速器最早是为了用于核物理基本研究而发展起来的，但它在应用领域也有极重要的地位，特别是低能加速器，现在绝大多数都属应用性的。如今，加速器已被广泛用于放射性核素生产、工业射线照相、工业辐照处理、材料辐射效应试验、活化分析、离子束分析、癌症治疗、生物制品消毒、农产品辐照等。
一台加速器的主要技术指标是粒子能达到的最高能量(常以MeV和GeV为单位) 和平均粒子流强度 (常以μA、mA、每秒粒子数等为单位)。
每台加速器有三个主要部件：
❶粒子源；
❷加速粒子用的真空室（防止粒子被空气分子散射）;
❸加速粒子的电场。加速器有多种类型，通常以所施加的电场性质不同来分类。
几种重要的加速器 最简单和最早发展起来的一类加速器是恒定高压型加速器。其原理很简单： 在用绝缘材料制成的加速管一端金属电极上施加恒定的高电压（正或负），而把另一端金属电极接地，于是位于加速管一端的粒子源发出的带电粒子就被这一电场推向另一端从而得到加速。由于在高电压下绝缘支架上会有漏电流并在周围环境中会产生放电，所以这类加速器的能量不可能做得太高。高电压的获得方式一般有两种，一是通过电路，二是通过电荷输送而往高压端充电。倍压加速器和静电加速器分别是各自的代表。
另一类加速器主要利用一个随时间而变的磁场所感应的涡旋电场来加速粒子，主要代表是电子感应加速器。
所有其他类型的加速器则几乎都使用各种形式的射频电场，主要代表是回旋加速器和直线加速器。射频电场多次推动带电粒子从而逐渐提高其能量，此即所谓“谐振加速”。在经典的回旋加速器中，限制粒子加速能量进一步提高的原因是所谓“相对论质量增加效应”。根据相对论，粒子质量随能量增加而增大(当粒子能量很高时，这一效应变得十分明显)。因此，若高频加速电场的频率保持恒定，则高能粒子因质量增大而回旋频率降低，即粒子旋转半圈到达D形盒之间的加速缝隙时会遇不到加速电场（或说产生了相移），这样就无法使能量进一步提高。磁场按方位角调变的回旋加速器、同步回旋加速器和质子同步加速器，就是为了解决这一矛盾而发展起来的。
直线加速器是另一类谐振型加速器。粒子在一圆柱形直管道（称为谐振腔或波导管）的中心沿直线前进，靠分布在谐振腔或波导管中的射频电磁场提供轴向力而不断加速。这种加速器具有粒子能散小、束流聚焦性能好、束流便于引出、不存在同步辐射等优点，但成本较昂贵。属于这类加速器的有质子直线加速器和电子直线加速器。
倍压加速器 又称高压倍加器。它直接采用倍压线路作为高压电源，故电压波动较大，粒子能量均匀性较差，但可产生较强的粒子流（可达几百毫安）。粒子能量可达4MeV。目前这类加速器主要被广泛用作中子发生器(见“中子发生器”条)。
静电加速器 又称范德格拉夫发生器。它利用一个快速运动的输电系统(输电带、输电链或输电梯)把电荷不断地向高压电极传送而获得高电压。精心设计、由高压气体绝缘的静电加速器的工作电压可达20MV。静电加速器可加速正离子，也常被用来加速电子。离子流强度可达数百微安，电子流强度则可达数毫安。在单级静电加速器的基础上，还发展了串列式静电加速器。
电子感应加速器 整个结构可以看作一个大“变压器”，初级线圈与市电相连，由它产生感应电场。由电子枪发出的电子进入一汽车胎状的真空室内运行，这个真空室位于“变压器”铁心周围的磁极之间，可以形象地把它看作变压器的次级线圈（即环状电子束）。适当设计磁场和使之按一定规律变化，能使电子不断被加速，并使电子运动保持在圆形的平衡轨道上。电子在真空室中旋转约106圈后达到相当高的能量即可打靶或引出。束流是脉动式的。由于高能电子在弯曲轨道上运动时以电磁辐射（即同步辐射）方式损失能量，这就限制了所能达到的能量上限。典型能量为数十MeV，最高可达300MeV以上，这样高的能量足以在靶上产生π介子。
回旋加速器 带电粒子以垂直于磁力线方向进入一均匀磁场，将作匀速圆周运动，其半径为

式中，m为粒子质量，V为粒子速度，q为粒子电量，B为磁场的磁感应强度。故粒子回旋频率(f)为

由式(2)可知，当B、m不变，则f不变，即具有等时性——一定质量的粒子行进一圈所需时间是相等的，而与半径无关。在回旋加速器的两个圆柱形磁极平面之间是一个几乎均匀和稳定的磁场。磁场中放置的两个中空的D形盒连接到射频电源上，可使两个D形盒缝间产生上万伏的高频电压。若高频电压源的工作频率等于粒子在磁场中的回旋频率f，就可以使粒子每穿过D形盒间的缝隙就得到一次加速。据式(1),r将随V的增大而增大，故粒子轨迹将是半径不断加大的螺旋线。如此在D形盒中回旋上百圈之后，到达边缘时即可具有相当大的能量，最后可直接轰击真空室内的靶（称为内靶）或引出真空室轰击别的靶（称为外靶）。由于“相对论质量增加效应”，在回旋加速器中质子所获得的最高能量<30MeV，内靶束流最高约5mA（连续）。
_{电子回旋加速器} 这种加速器的谐振腔装在磁场边缘。电子从腔内发出得到加速，形成一圆形轨道，回到谐振腔的加速缝后又被加速，形成第二个半径稍大的圆形轨道，……如此即可形成一系列以加速谐振腔为公切点、半径逐渐增大的圆形轨道。这种加速器的能量一般为几十个MeV，输出电子流是脉冲式的，强度最大可达50mA以上。因其结构和工艺均较简单，所需磁铁也不重，电子束单色性好，容易被引出磁场，故有广泛的用途。磁场按方位角调变的回旋加速器 这种加速器是在普通回旋加速器基础上使磁场从中心向边缘逐渐增加，这样就抵销了“相对论质量增加效应”的影响，使粒子回旋频率保持不变（即具有等时性），从而保证谐振加速的实现。但是仅仅使磁场沿径向增加同时会引起轴向散焦，为此可使磁场不仅随半径而变，还按方位角调变，即在磁极表面加上很多螺旋线或扇形凹槽，以形成复杂的聚焦场，所以这种加速器又叫扇形聚焦回旋加速器，也称等时性回旋加速器。它的束流与回旋加速器一样是连续的，且较强，可达1mA。质子能量最高可达500MeV以上。
同步回旋加速器 其加速电场频率不是固定不变而是随粒子回旋频率的减小而减小（这样也就抵销了相对论质量增加效应），故又称调频回旋加速器或稳相加速器。调频是一周期性过程，所以这种加速器输出是脉动的，平均电流只有几个微安，但加速能量可很高。考虑到能量增加时电磁铁重量几乎以立方关系猛增，故这种加速器实际可达到的能量上限约为1GeV。
_{质子同步加速器} 为了使粒子加速到更高能量而又不增加或少增加磁铁的重量，可把同步回旋加速器的磁铁做成环形，并另建一注入器将粒子加速到一定能量后再注入到环形加速器中进行加速。要使粒子在不断加速过程中都能在同一轨道上运行，必须令磁场随粒子速度的增加而增加。这就是质子同步加速器的简单工作原理。又称同步稳相加速器。此外，为了减轻磁铁重量，可将环形磁铁分成若干组件，按强聚焦原理依次排列这些组件成一环形，这就是现代的强聚焦质子同步加速器。其束流输出是脉动的，平均束流很低，但可获得很高的能量。目前已运行的这类加速器最高能量为300GeV，正在设计建造的最高能量可达1,000GeV。
质子直线加速器 波导是一个谐振腔，腔内有一系列长度逐渐增加的“漂移管”。质子每次通过漂移管间的缝隙都受到谐振腔中驻波电场的加速，当质子在漂移管内运动时则可受到屏蔽。这种加速器一般以高压倍加器作注入器。最终加速能量原则上可任意高，但一般只用它把质子加速到200MeV左右，对应的脉冲电流可>100mA。近年来出现了一种新型的高频四极直线加速器(RFQ)。这种加速器利用高频四极强聚焦透镜防止粒子束径向发散，并利用轴向的高频电场加速粒子。由于采用了电透镜聚焦，对速度较低的粒子也有相同的聚焦能力，故可省去造价昂贵的注入器，可直接把离子源连上。此外，这种加速器具有俘获效率高(>90%)，既可聚束又可加速，且可加速多种粒子等优点，故常将它用作离子直线加速器的注入器。
电子直线加速器 因电子在能量不太高时速度已近光速，所以若用漂移管结构来加速高能电子，漂移管必须做得很长，甚至达到不现实的程度。为此，在电子直线加速器中多用行波电场加速电子，即电子与电磁波一起前进。其真空室为一金属圆筒（波导管），内每隔几厘米安装一个中心有圆孔的金属圆盘（故这种波导称为盘荷波导），圆盘的作用只是为了减低电磁波传播的相速度使之与电子运动速度一致，以保证电子不断受到电场的谐振加速。束流一般也是脉动的。从理论上说，这种加速器的能量不受限制，目前最大的电子直线加速器最高能量达25GeV，平均电子流50μA，主要用于研究亚原子粒子以及作为电子-正电子贮存环（另一种结构上类似同步加速器的大型加速器） 的注入器。行波直线加速器不能产生平均流强很大的电子束，要加速较强的电子流时可用驻波直线加速器。
加速器在医学上的应用 加速器作为一种辐射源，具有所生产的粒子品种多、能量和强度可调、束流聚焦性能好、流强大（不需要时又可随时停机）等特点，远远胜过其他辐射源。加速器在医学上的应用大致可分以下几个方面：
(1)生产多种放射性核素供临床诊断治疗及基础医学研究用，特别是某些极有用的缺中子核素，只有加速器才能生产(见“放射性核素的生产”条)。
(2)利用它所产生的带电粒子（特别是质子）束进行活化分析、核反应分析等，也可利用次级快中子束进行中子活化分析。所有这些快速分析手段在生物学、医学中用处日见广泛(见“活化分析”条)。
(3)利用它所产生的射线束对某些不宜进行高温或化学消毒的医疗器械、用具或药品等进行消毒(见“辐射消毒”条)。
(4)利用某些粒子束进行放射诊断，如质子照相对密度相近的物质的反差优于X线照相，有利于区分肿瘤与正常组织。
(5)利用所产生的粒子束对某些病灶（主要是肿瘤）的细胞起破坏或抑制生长的作用从而达到治疗的目的。
从几种医用电子加速器的使用情况比较来看，电子直线加速器的剂量率较高且可调，又较轻便，运行时噪声小，用其电子束及X线束均可，故近年来发展很快，已淘汰了电子感应加速器，并有逐步取代⁶⁰Co治疗机的趋势，成为用得最多的一种医用电子加速器。其类型很多，已系列生产。电子回旋加速器能多次加速电子，故用较小的高频功率可把电子加速到较高能量，也已开始用于医学。专门设计的医用回旋加速器，体积小，功耗少，能兼供核素生产、活化分析及快中子治癌等用，正在得到推广(见“医用回旋加速器”条)。
目前，加速器治疗肿瘤已进一步发展到用重粒子(质子、快中子、重离子、π^-介子等)治疗阶段。这些粒子（除质子外）比起X(γ)线和电子束更有利于消灭肿瘤的缺氧细胞，同时带电重粒子在穿入组织后的深度剂量分布曲线在其末端产生一个骤增的“峰”(π^-介子的峰效应更为显著)，这样可使深部肿瘤区得到更集中的剂量而周围组织得到剂量较少，因此这种治疗颇有前途。快中子治癌装置多用回旋加速器（常用反应为氘束打铍靶）、氘-氚中子发生器(用250kV左右的直流高压电源将氘核加速打氚靶)和低能质子直线加速器（用质子打锂靶）。质子治癌装置多用同步回旋加速器、直线加速器和同步加速器(能量200MeV左右或更高)。重离子治癌装置可用分离扇形重离子加速器和重离子直线加速器。负π介子治癌装置可用质子同步加速器、高能质子直线加速器和高能电子直线加速器(π-介子由高能质子或电子打靶得到)。预计不久将会有越来越多专门设计的医用重粒子加速器问世。

加速器

accelerator

加速器

accelerator（使带电粒子加速获得可与光速比拟的高速度的装置）