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制造射線和粒子束的機器——加速器-輻射檢測儀,輻射劑量儀,輻射巡測儀,輻射測量儀,輻射監測儀,輻射測試儀

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技術文章

制造射線和粒子束的機器——加速器

2017/8/25 13:37:01

加速器是用人工方法使帶電粒子在高真空中受電場力作用加速,獲得較高能量的裝置。高能量的中性粒子束或X射線也可由加速器間接獲得。加速器小的只有幾十厘米長,一個小的集裝箱就能裝得下,可以用汽車拉著來回跑;大型加速器大得占地好幾平方千米,有一個小城市那么大,被加速的粒子在里面要跑上幾百萬千米,相當于繞地球幾十圈,真是頂尖的高科技產品。
1.“煉金術士”的夢想實現了
古代“煉金術士”企圖把普通金屬(鐵、銅、鉛等)轉變為黃金、白銀這樣的貴金屬。花費了大量的人力、物力和財力,最好的結果是制出了黃銅和白銅。到了20世紀40年代,古代“煉金術士”的夙愿終于被現代的“煉金術”實現了。1941年,美國科學家用加速器產生的帶電粒子轟擊汞原子,利用下面的核反應,真的制造出了幾百萬個金原子。
200Hg + 1H → 197Au + 4He
(汞 – 200 + 質子 → 金 – 197 + 氦 - 4)
一些國家用類似的方法,制造出了相當數量的黃金。誠然,用這種方法制造出的黃金,要比從自然界中提煉出來的黃金貴得多,但是“煉金術士”的夢想實現了。利用加速器,人們還可以制造出比黃金貴千萬倍的貴金屬。
2.加速器大家族
加速器于20世紀30年代問世,最初是作為探索原子核奧秘而發展起來的。1930年,美國物理學家勞倫斯發明了回旋加速器,在這臺裝置中,質子在一個巨大電磁體中沿圓形軌道運行,在電場作用下獲得能量,不斷加速。1931年,美國物理學家范德格拉夫發明了靜電高壓加速器。現在人們利用光學顯微鏡、電子顯微鏡、隧道顯微鏡,可觀察到納米范圍的物體,更小尺度的范圍能不能觀察?怎么可以觀察到?高能加速器使人們實現了這個愿望。高能加速器可以使人們看到10-10~10-18米那么微小的粒子。現在,加速器的應用已遠遠超出了基礎研究范圍,在國民經濟建設和國防建設中,都有著十分廣泛的應用。加速器的發展迅速,出現了各種各樣的加速器。
按被加速的粒子種類分,有電子、質子和重離子加速器。
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,有高壓類、感應電場類、射頻電場類加速器。
下圖為建在中國原子科學研究院的HI-13串列加速器和強流質子回旋加速器。
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