電子加速器

電子加速器

電子加速器,是用人工方法產生高速帶電粒子的裝置。是探索原子核和粒子的性質、內部結構和相互作用的重要工具,在工農業生產、醫療衛生、科學技術等方面也都有重要而廣泛的實際套用。

基本信息

雷射加速器

示意圖示意圖
傳統的加速器是使用低頻率的電磁波來加速,受限於加速器內微波共振腔的崩潰電場,每公尺能加速的電子能量有限。如要加速到兆電子伏特等級,加速器的長度就必須大於十公里。使用環形的加速器雖然能節省空間,但是要讓帶電粒子在環形軌道高速運動,必須給予很大的向心加速度。向心加速度會使帶電粒子發出輻射而損失能量,因此愈來愈難加速。目前最強大的加速器,其建造和運轉費用已達到社會能夠負擔的極限,導致全世界已多年未興建新的加速器,對基礎物理的持續發展造成阻礙。以產生X光或醫學套用為目的的加速器,也同樣因為費用的問題,難以普及化。因此,發展新的加速方法是實驗物理領域的一個重要課題。雷射能產生強烈的光波,光波是高頻率的電磁波,與電子有強烈的互動作用。比起微波,雷射因為波長很短,能夠聚焦到非常小的一點,使得照度大幅提高。另一方面,雷射也能產生非常短的脈衝,使瞬間功率也能大幅提高。因此一個高功率的短脈衝雷射聚焦後,焦點附近的電場極為強大,遠超過微波所能達到的強度。因此最近科學家發展出一種雷射電子加速器技術,可獲得比傳統加速器更高的加速梯度,從而為縮短加速的長度帶來可能。兩則雷射電子加速器研究報導美國科學家Tomas Plettner在近日出版《物理評論快報》上報告,他和史丹福大學、斯坦福線形加速器中心(SLAC)的同事一起,用一種波長800納米的商用雷射調節真空中運行的電子的能量,獲得了和每米遞減4千萬伏的電場一樣的調製效果。其方法是在用雷射束加速的同時,施加一個和雷射同向的縱向電場,形成疊加的加速效果,電子獲得的能量自然等於縱向電場和雷射束單獨作用施加能量之和。該裝置在真空中加速電子,而不是在複雜得多的電漿環境中。這一技術有望發展成新型雷射粒子加速器,用來將粒子加速到Tev(萬億電子伏)的量級。日本《原子能產業新聞》2004年6月17日報導,日本大阪大學雷射能學研究中心用超細玻璃管雷射加速器成功將電子束加速到100Mev(兆電子伏)。這種小型通用加速器技術有望使攜帶型癌症治療裝置成為現實。雷射加速器技術是一項使超高強度雷射脈衝在電漿中穿行,並通過產生的軌跡電場疏密波使電漿中的電子或離子加速的技術。與通過微波電場實現加速的高頻加速器相比,雷射加速器的加速度要高出上千倍。在研發雷射加速器的過程中曾遇到了加速距離太短的難題,但利用超細管的超強度雷射約束技術解決了這一難題,從而實現了歷史性突破。

粒子加速器

(particle accelerator)自從E.盧瑟福1919年用天然放射性元素放射出來的a射線轟擊氮原子首次實現了元素的人工轉變以後,物理學家就認識到要想認識原子核,必須用高速粒子來變革原子核。天然放射性提供的粒子能量有限,只有幾兆電子伏特(MeV),天然的宇宙射線中粒子的能量雖然很高,但是粒子流極為微弱,例如能量為1014電子伏特(eV)的粒子每小時在1平方米的面積上平均只降臨一個,而且無法支配宇宙射線中粒子的種類、數量和能量,難於開展研究工作。因此為了開展有預期目標的實驗研究,幾十年來人們研製和建造了多種粒子加速器,性能不斷提高。套用粒子加速器發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,並系統深入地研究原子核的基本結構及其變化規律,促使原子核物理學迅速發展成熟起來;高能加速器的發展又使人們發現包括重子、介子、輕子和各種共振態粒子在內的幾百種粒子,建立粒子物理學。近20多年來,加速器的套用已遠遠超出原子核物理和粒子物理領域,在諸如材料科學、表面物理、分子生物學、光化學等其它科技領域都有著重要套用。在工、農、醫各個領域中加速器廣泛用於同位素生產、腫瘤診斷與治療、射線消毒、無損探傷、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,其中一小部分用於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方向發展;其餘絕大部分都屬於以套用粒子射線技術為主的“小”型加速器。粒子加速器的結構一般包括3個主要部分:①粒子源,用以提供所需加速的粒子,有電子、正電子、質子、反質子以及重離子等等。②真空加速系統,其中有一定形態的加速電場,並且為了使粒子在不受空氣分子散射的條件下加速,整個系統放在真空度極高的真空室內。③導引、聚焦系統,用一定形態的電磁場來引導並約束被加速的粒子束,使之沿預定軌道接受電場的加速。所有這些都要求都需要高、精、尖技術的綜合和配合。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(能量小於108eV)、中能加速器(能量在108~109eV)、高能加速(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於各種實際套用。

腳踏式加速器

腳踏式電子加速器(OHEAP-48-001/002/003)
電子加速器電子加速器
OHEAP-48-001/002/003系列電子加速器是本公司自主開發的與電動車輛牽引電機控制器配套使用的無觸點電子加速(油門)部件,適用電動叉車、電動牽引車、電動遊覽車和其它類似的電動車輛。本系列電子加速器以霍爾器件和MOSFET管取代微動開關和電位器實現了無觸點。輸出一個模擬量變速信號及一個開關量信號。產品特點:3款加速器具有相同的外型,分別配套不同的控制器。OHEAP-48-001型加速器可與美國GE公司的所有牽引電機控制器(如串勵、他勵系列產品)配套使用;OHEAP-48-002型加速器可與美國cutis公司的數字式(可程式)牽引電機控制器(如1215、1219、1207、1243、1244等)配套使用;OHEAP-48-003型加速器可與美國CUTIS公司的模擬式(不可程式)牽引電機控制器(如1204、1209等)配套使用。該型加速器以獨特的變換電路可完全替代有觸點、易磨損的電位器式加速器。

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