粒子加速器(particle accelerator)是用人工方法產(chǎn)生高速帶電粒子的裝置。日常生活中常見的粒子加速器有用于電視的陰極射線管及X光管等設(shè)施。是探索原子核和粒子的性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互作用的重要工具,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)等方面也都有重要而廣泛的實(shí)際應(yīng)用。 自E·盧瑟福1919年用天然放射性元素放射出來(lái)的α射線轟擊氮原子首次實(shí)現(xiàn)了元素的人工轉(zhuǎn)變以后,物理學(xué)家就認(rèn)識(shí)到,要想認(rèn)識(shí)原子核必須和粒子進(jìn)行同步的研究。這是應(yīng)用粒子加速器[1] 發(fā)現(xiàn)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,高能加速器的發(fā)展又使人們發(fā)現(xiàn)包括重子、介子、輕子和各種共振態(tài)粒子在內(nèi)的幾百種粒子。
粒子加速器的結(jié)構(gòu)一般包括3個(gè)主要部分 :
?、倭W釉?,用以提供所需加速的粒子,有電子、正電子、質(zhì)子、反質(zhì)子以及重離子等等。
?、谡婵占铀傧到y(tǒng),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中的分子散射的條件下加速 ,整個(gè)系統(tǒng)放在真空度極高的真空室內(nèi)。
?、蹖?dǎo)引、聚焦系統(tǒng),用一定形態(tài)的電磁場(chǎng)來(lái)引導(dǎo)并約束被加速的粒子束,使之沿預(yù)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(biāo)是粒子所能達(dá)到的能量和粒子流的強(qiáng)度(流強(qiáng))。按照粒子能量的大小,加速器可分為低能加速器(能量小于10^8eV)、中能加速器(能量在10^8~10^9eV)、高能加速器(能量在10^9~10^12eV)和超高能加速器(能量在10^12eV以上)。低能和中能加速器[2] 主要用于各種實(shí)際應(yīng)用。
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