制造射线和粒子束的机器——加速器-辐射检测仪,辐射测量仪,辐射监测仪,辐射测试仪,个人辐射检测仪

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技术文章

制造射线和粒子束的机器——加速器

2017/8/25 13:37:01

加速器是用人工方法使带电粒子在高真空中受电场力作用加速,获得较高能量的装置。高能量的中性粒子束或X射线也可由加速器间接获得。加速器小的只有几十厘米长,一个小的集装箱就能装得下,可以用汽车拉着来回跑;大型加速器大得占地好几平方千米,有一个小城市那么大,被加速的粒子在里面要跑上几百万千米,相当于绕地球几十圈,真是顶尖的高科技产品。
1.“炼金术士”的梦想实现了
古代“炼金术士”企图把普通金属(铁、铜、铅等)转变为黄金、白银这样的贵金属。花费了大量的人力、物力和财力,最好的结果是制出了黄铜和白铜。到了20世纪40年代,古代“炼金术士”的夙愿终于被现代的“炼金术”实现了。1941年,美国科学家用加速器产生的带电粒子轰击汞原子,利用下面的核反应,真的制造出了几百万个金原子。
200Hg + 1H → 197Au + 4He
(汞 – 200 + 质子 → 金 – 197 + 氦 - 4)
一些国家用类似的方法,制造出了相当数量的黄金。诚然,用这种方法制造出的黄金,要比从自然界中提炼出来的黄金贵得多,但是“炼金术士”的梦想实现了。利用加速器,人们还可以制造出比黄金贵千万倍的贵金属。
2.加速器大家族
加速器于20世纪30年代问世,最初是作为探索原子核奥秘而发展起来的。1930年,美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,在这台装置中,质子在一个巨大电磁体中沿圆形轨道运行,在电场作用下获得能量,不断加速。1931年,美国物理学家范德格拉夫发明了静电高压加速器。现在人们利用光学显微镜、电子显微镜、隧道显微镜,可观察到纳米范围的物体,更小尺度的范围能不能观察?怎么可以观察到?高能加速器使人们实现了这个愿望。高能加速器可以使人们看到10-10~10-18米那么微小的粒子。现在,加速器的应用已远远超出了基础研究范围,在国民经济建设和国防建设中,都有着十分广泛的应用。加速器的发展迅速,出现了各种各样的加速器。
按被加速的粒子种类分,有电子、质子和重离子加速器。
按加速粒子的能量分,有低能、中能、高能和超高能加速器。
按加速的原理分,有高压类、感应电场类、射频电场类加速器。
下图为建在中国原子科学研究院的HI-13串列加速器和强流质子回旋加速器。
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