电子感应加速器在工业中材料无损检验中的应用
工业电子加速器
3---7.高频单腔加速器
3---3.高频高压加速器(Dynamitron)
见图4 能量: 0.5---4.5Mev 功率: 50---250kw 高频频率为120kHZ. 电压约150kv 特点: 在这种加速器中,把均压半环和高频电极之间的结 构电容器作为高压电容器.这些电容器具有很高的可靠性,这 是其他种类高压电源难以办到的.因此,这种加速器工作可靠. 美国技术,中国也在制造,大约有200台.
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结束
2008.3.21
3---5.绝缘芯变压器型加速器
参见图7. 能量: 0.5---3.0Mev. 功率: 50---200kw 这是美国高压工程公司的技术,现在由法国人经 营,绝缘芯变压器技术有专利,加速器质量较高,全世 界到处都有该公司的产品,估计有200多台. 这种加速器能量转换效率高,比较可靠.
3---6.谐振变压器型电子加速器
见图示 能量: 0.5---5.0Mev 功率: 最大50kw 发生器的工作频率约100MHz,脉冲最大宽度为 700us,重复频率为2---75Hz.加速器的效率约0.2. 这是俄罗斯的技术,北京原子能院进口一台,功率20kw, 能量2.0Mev. 这种加速器效率低,但是,辐照电缆很合适.
3---8. 电子直线加速器
水性高分子体系 生物医用材料 纳米材料的辐射化学制备 复合材料 辐射固化 半导体材科及器件的辐射改性 辐射技术在治理三废的应用 食品辐照贮藏保鲜 医疗卫生用品的消毒灭菌 ---.---. ---.
电子加速器辐射加工原理、应用及检测研究
电子加速器辐射加工原理、应用及检测研究电子束辐射技术作为一种高新技术，现已被广泛应用于固体物理、材料科学、工农业生产、医疗卫生等领域。
文章对电子束辐射技术的原理及应用进行了简要的概述，并对辐射检测研究现状进行探讨。
标签：电子束；辐射；电子加速器电子束辐射加工技术，是利用电子加速器（0.2MeV～10MeV）产生的高能电子束，对被辐射物质进行加工处理。
这种技术自从被应用于农业领域以后发展迅速，创造了巨大的经济效益[1]。
它有别于传统的机械加工和热加工技术，因而被誉为人类加工技术的第三次革命[2]，其特点是电子加速器发生的电子束有很强的穿透能力，可深入到物质分子内进行“加工”，这种“加工”在常温下进行，对被辐射物质的作用在于抑制发芽、延缓呼吸、杀虫灭菌、检疫处理等。
由于加工者是高能射线以及由它引发的高度活性中间物，而不是分子热运动，能耗低、无残留物、无环保问题。
因此电子束辐射技术是清洁的加工技术，而且其反应易于控制，加工流程简单，适合产业化、规模化生产。
例如，使高分子材料分别实现接枝、聚合、裂变或交联，抑制或刺激生物生长，有效地杀灭害虫、虫卵、病菌等。
1 高能电子束产生及辐射加工原理高能电子束的电子由电子枪产生，电子枪的阴极发射出电子，不断产生的电子汇聚在一起在高压电场的作用下速度被提高至0.3～0.7倍的光速。
通常电子束的直径为1～1.5cm，根据需要的不同，或利用电磁透镜汇聚成更细的束流，或利用扫描装置扩展成扇面束流。
高能电子束与物质的相互作用，被处理的材料产生电离或者激发，形成自由基，自由基或者其他激活态基团能构成新的分子形式。
电子束辐射加工原理在于破坏化学键的同时伴随生成新的化学反应，有机物分解或者原子错位等。
作为一种加工过程，电子束处理的基本效应是引起物理效应，以及化学结构的变化。
2 电子束辐射加工技术的应用2.1 工业中的应用2.1.1 辐射加工辐射加工包括辐射交联、辐射固化、辐射硫化、辐射降解及辐射接枝改性。
电子感应加速器在工业中材料无损检验中的应用
电子感应加速器在工业中材料无损检验中的应用院系：核科学技术学院专业：辐射防护与环境工程指导老师：曹锦佳学生：黎国全学号：20114180130摘要无损检验在工业生产中是一个非常重要的环节。
而利用加速器产生x 射线、中子（以下我们简称辐射探伤）等又是工业中常常使用的且行之有效的方法之一。
由于传统的x光机、Co-60探伤机的能量低，远远满足不了工业无损检验的需要。
教材中主要介绍了电子直线、电子回旋和电子感应加速器。
根据我本学期所学《加速器物理基础》课程和结合多方面了解到关于加速器的知识。
本文只介绍电子感应加速器在无损检验中的应用。
主要调查研究加速器探伤与传统探伤法的优势。
资料显示，运用电子感应加速器探伤技术方法主要有三种，辐射照相、辐射测量、图相显现。
最后我将简要介绍辐射照相技术的原理和操作步骤。
关键词加速器、辐射探伤、一、电子感应加速器工作原理感应型加速器的基本原理是用随时间变化的磁通量产生涡旋电场来加速带电粒子。
由电磁感应定律可知：如果磁感应强度随时间变化，就会感生出涡旋电场。
涡旋电场的分布和大小分别由磁感应强度的空间分布及其随时间变化的速率决定【6】符合一定条件的电子，被涡旋电场连续地加速，经过多次的累积得到较高的能量。
如果在整个加速过程中，电子能绕涡旋电场运动达到百万圈，那么即使每圈获得数十eV,但最终叠加后能达到数十MeV 设计的加速器为保证电子能加速到预定能量，必须对加速器磁通提出相应的要求。
由<< 加速器物理基础>>教材中推论出加速磁通变化量与电子能量的增加量的关系式：2 rW = 2 r p【5】c二、传统探伤方法的一些主要缺点我这里主要论述的几种工业上常用的探伤方法，以此对比说明电磁感应加速器探伤的优势。
目前工业上使用的探伤方法有：磁力、超声波、X光机、Co-60 丫源。
其中磁力探伤【3】方法不能区别缺损性质，只局限于检查表层外伤，厚度超过20mm时无效。
而超声波探伤检查厚度虽然大，但是毫米以下的工件无法检查。
电子加速器及其应用领域_梁宏斌
2012年3月（上）科技创新科技创新与应用电子加速器及其应用领域梁宏斌张玉宝王强斯琴图雅（黑龙江省科学院技术物理研究所，黑龙江哈尔滨150086）1国外电子加速器发展英国科学家柯克罗夫特和爱尔兰科学家沃尔顿在1932年建成世界上第一台直流加速器———直流高压加速器。
1933年美国科学家范德格拉夫发明了静电加速器。
这两种加速器都属直流高压型，能量最高只能到10MeV。
1932年美国科学家劳伦斯建成了回旋加速器，通过它获得了人工放射性同位素。
1952年柯隆李温斯顿和史耐德发表了强聚焦原理的论文，使加速器能够获得更高的能量。
之后，强聚焦原理在环形或直线加速器中被普遍采用。
1940年世界上第一个电子感应加速器诞生，其能量可以达到100MeV。
1960年陶歇克首次提出了采取两束加速粒子对撞的方式，用于高能反应或新粒子的产生，并通过对掩机上的实验验证了这一原理。
至今全世界已建成1300多台电子辐照加速器。
美国、俄罗斯、日本、法国、比利时等多个国家能够生产电子辐照加速器。
国外辐射加工产业的电子辐照加速器发展呈现如下特点：（1）电子辐照加速器装置在数量上大幅度增加的同时，产品质量在不断提高，结构紧凑，易操作，维修方便，并且长期运行稳定性、可靠性及智能化水平等有明显提高；（2）电子辐照加速器向低能段和高能段延伸，地那米电子加速器从500kV 至5.5MeV、60-100mA；梅花瓣型电子加速器能量10MeV、功率500-700kW已进入市场；（3）新型电子辐照加速器研发成功。
法国帕莱索技术研究所研发成功桌面型电子加速器；美国RPC公司研制成功的"宽束机"全新型多灯丝电子帘加速器；俄罗斯成功地研发出EA10/10型环形电子加速器，其能量5-10MeV，电子束流5-10mA,束功率25-100kW可调。
2我国电子加速器的发展我国目前主要的电子加速器研制生产单位超过10家，电子加速器生产有了长足的进步。
加速试验法的及应用
加速试验法的及应用加速试验法是一种通过加速产品的使用环境和时间，以提前研究和分析产品在实际使用过程中可能出现的问题的方法。
在工程领域中，加速试验法可以用于产品的寿命预测、可靠性评估、故障分析等方面。
下面将详细介绍加速试验法的原理和应用。
一、加速试验法的原理加速试验法的基本原理是通过提高产品的工作负载、加大环境条件、应用特定的材料损伤机制等方式，加速产品的老化和失效过程，从而在较短时间内观察和获得产品失效的数据。
具体来说，加速试验法的原理包括以下几个方面：1. 保持加速试验条件与实际使用条件之间的相似性。
加速试验的结果只有在试验条件与实际使用条件有着相似性的前提下才能作为可靠性评估的依据。
因此，在进行加速试验时，需要尽可能模拟产品的使用环境和加载条件。
2. 应用加速因素。
加速因素是指在加速试验中所使用的一些能够加快产品老化和失效的物理或化学过程。
常见的加速因素包括温度、湿度、振动、电磁辐射等。
通过调节加速因素的数值，可以使产品在较短时间内经历相当于多年或多个月甚至更长时间的使用过程。
3. 基于加速因素的失效模型。
加速试验过程中，需要建立基于加速因素的产品失效模型，用于预测和分析产品的寿命和失效机制。
例如，温度是常用的加速因素之一，可以通过弗兰克方程等模型来预测产品在不同温度下的寿命。
根据失效模型的预测结果，可以进行产品设计和优化，以提高产品的可靠性和寿命。
二、加速试验法的应用加速试验法在工程领域中有着广泛的应用。
以下是其中几个典型的应用案例：1. 产品寿命预测。
通过加速试验，可以模拟产品在实际使用过程中可能遇到的各种环境和负载条件。
通过观察和记录产品在加速试验中的失效时间和失效模式，可以推断产品在实际使用中的寿命。
这对于产品的设计和维修计划制定具有重要意义，可以帮助企业降低成本，提高产品的可靠性。
2. 故障分析。
加速试验法可以帮助工程师们深入了解产品的失效机制和故障原因。
通过模拟产品在不同工作状态下的工作条件，可以清晰地观察到产品中的缺陷和故障。
电子加速器在辐照加工中的应用分析
发射功率15KW的加速器其价格在1000万人民币左右，大概相当于200～300万居里以上放射源的加工能力。钴源的国际价格是2美元/居里，200万居里的钴源价格是400万美元，合计人民币2800万元，这还不包括钴源退役后的处置费用。
二、电子加速器在辐照加工领域的应用
1、农产品加工领域
2、医疗卫生领域
医疗器械在使用中要求做到无菌。这就必须将微生物的含量控制在较低的水平。生产商使用环氧乙烷气体对产品进行消毒，能够抑制器械表面微生物的滋生。环氧乙烷在使用过程中会有残留，对人体造成伤害。电子辐照技术的出现恰好解决了这个问题。比如，医疗行业最常用的敷料、纱布和手套等，采用电子加速器进行消毒灭菌，能有效杀灭细菌，避免对患者开放性创口造成接触感染，更避免了环氧乙烷的二次伤害。除此外，在药品生产制造领域，也可以使用电子辐照，将成药、保健品中的有害病菌及时消除。
一、电子加速器的特点和优势
1、作用效率更高
以往传统辐照大多使用同位素钴-60（60CO）作为辐射源，但从作用效率来看尚不能满足生产的高要求。这主要是受到技术种类的局限，辐射源的能量等级较低，且能量作用方向呈放射状，无法聚集到单一方向，此类辐射源只适用于简单的消毒杀菌。与60CO源相比，电子加速器的功率大，一般为几十KW到几百KW，能量和束流强度可根据需要调整，作用方向上产生的剂量率要比60CO辐射源高出3到4个数量级，能量利用率高。使用传统60CO辐射源要数分钟才能完成的工作量，电子加速器辐照装置则能在数秒内实现。缩短了照射时间，提高了生产效率。此外，传统辐照的剂量吸收也不太稳定，而电子加速器可使剂量吸收不均匀率有效控制在5％以内。综上，电子辐照能够显著地提高加工的效率和质量，便于对大批量产品进行加工，可形成规模产业。
电子直线加速器的工作原理
通过加速管及波导系统，将能量有效地传输给电子， 同时保证系统的稳定性和效率。
能量损失与补偿
在加速过程中，电子会因辐射等原因损失能量，需通 过相应的技术进行补偿。
束流稳定性及聚焦技术
束流稳定性
束流品质优化
为确保电子束在传输过程中的稳定性 ，需采用束流稳定技术，如束流反馈 控制、束流诊断等。
通过优化加速器的设计参数和运行条 件，提高束流的品质因数（如亮度、 能散等）。
采用重物质（如铅、混凝土等）对加速器 周围进行屏蔽，减少辐射泄漏。
在关键部位设置辐射剂量监测装置，实时 监测辐射水平，确保人员安全。
安全标识
应急预案
在加速器周围设置明显的安全标识和警示 灯，提醒人员注意辐射安全。
制定完善的应急预案，包括人员疏散、紧 急停机、医疗救治等措施，确保在紧急情 况下能够迅速响应并妥善处理。
操作规范及注意事项
操作规范
在使用电子直线加速器进行放射治疗前，医 生需要制定详细的治疗计划，包括照射野、 剂量分布、照射时间等。治疗过程中需要严 格按照计划执行，确保治疗的准确性和安全 性。同时，医生还需要密切关注患者的反应 和病情变化，及时调整治疗方案。
注意事项
在接受放射治疗期间，患者需要注意保持良 好的营养和身体状况，避免过度劳累和精神 压力。同时，患者需要遵守医生的建议和治 疗计划，按时接受治疗和检查。此外，放射 治疗期间可能会出现一些副作用和并发症， 如恶心、呕吐、皮肤反应等，患者需要及时
真空技术
真空室设计
采用高真空度的真空室，降低电子与残余气体的 碰撞概率，提高电子束质量。
真空泵选择
选用高性能真空泵，实现快速抽真空，确保加速 器稳定运行。
真空度监测
实时监测真空度，确保加速器在最佳真空环境下 工作。
电子加速器辐照加工简介(1)
电子加速器辐照加工简介1 辐照加工技术简介辐照加工是一项通过高能射线对物质作用所产生的生物效应、化学效应及物理效应，对物品进行杀毒、灭菌、降解有毒有害物质、改善材料性能等的高科技绿色加工技术，具有能耗低、无残留、无环境污染、加工流程简单、易于控制以及加工处理后的产品附加值高等优势，被称为人类加工技术的第三次革命，已广泛应用于农业、医疗、化工、环保、矿产等诸多领域，且正向现代科学技术前沿和新领域渗透，产生了巨大的经济效益和社会效益。
用于辐照加工的高能射线主要有两种：一种是放射性同位素（如钴-60）释放的γ射线，另一种是电子加速器产生的高能电子束。
由于放射性同位素钴-60存在残留核废料处理等诸多弊端，逐渐由电子加速器技术所替代已成为世界公认的发展方向和主流。
无论在国内还是全世界范围，辐照加工技术已经获得了广泛的应用，辐照加工产业已经颇具规模。
目前世界辐照加工产品产值每年正以20%的速度递增，如美国九十年代中期辐照加工产品产值就已超过2000亿美元，占到了美国GDP的%。
辐照加工产业在提高世界科技水平，促进经济发展，推动高新技术产业化进程中发挥了突出作用。
辐照加工技术涉及高新技术、民用非动力核技术、环境保护、新材料、农林业新技术、新能源等六个国家重点发展的技术领域，一直是国家重点扶持与鼓励发展的行业。
2006年4月，该技术列入国家《产业结构调整指导目录(2005年本)》中的重点鼓励项目；2007年1月，列入国家《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）》中优先发展的高技术产业化重点项目。
根据国家发改委的计划，我国以辐照加工作为关键技术的产业规模将保持年均15%以上的增长速度、到2015年预计达到3000亿元，并将有力带动相关领域产业的发展。
目前，辐照加工主要采用钴60作为放射源，效率低、空闲能源浪费大，特别是放射源后续处理（即核废料处理）更是世界性的严重问题。
来自国际辐照加工行业相关重要国家的一份权威报告得出如下结论：放射性同位素辐射源具有高度危险性，应尽快由无危险性技术替代。
加速器原理-加速器的应用
射线检测的方法根据对透过工件的射线接受和处理 方法的不同，又可把射线检测法分为三种：
a、射线照相法 这种方法与我们体检时拍X光胶片相似，射线接 受器是X光胶片。探伤时，将装有X光胶片的胶片盒紧 靠在被检工件背后，用X射线对工件照射后，透过工 件的射线使胶片感光，同时工件内部的真实情况就反 映到胶片的乳胶上，对感光后的胶片进行处理后，就 可以清楚地了解工件有无缺陷以及缺陷的种类、位置 、形状和大小。
核反应堆，核燃料生产和核武器设计制造方面都 需要加速器提供有关的核反应，核裂变和中子运动 的各种核参数。
用加速器粒子模拟反应堆中核辐射材料的辐射损 伤，研究材料的加固措施，加速器产生的强中子流 还可以分别使U238和Th232转化为Pu239和U233 等核燃料。
五、在医疗方面的应用 随着科学技术的进步，人民生活和质量的提高
2.加速器出现的快速粒子是研究固体和表面微 观结构、杂质分布、固体内部结构磁场，缺陷，损 伤等方面的有效手段。同步辐射光可以把固体内部 和表面照亮得很清晰。
要三、元素分析
利用单级和串列加速器等产生的低能离子束广泛地 用来进行各种样品的元素分析，主要的技术有：
1.核反应分析 2.背散射分析 3.弹性反冲探测分析 4.质子激发X荧光分析 5.活化分析等 四、在核能开发方面的应用
，人们对医疗卫生条件提出了更高的要求。而加速 器在医疗卫生中的应用促进了医学的发展和人类寿 命的延长。目前，加速器在医疗卫生方面的应用主 要有三个方面，即放射治疗、医用同位素生产以及 医疗器械、医疗用品和药品的消毒。
1) 放射治疗 用于恶性肿瘤放射治疗（简称放疗）的医用加速器是
当今世界范围内，在加速器的各种应用领域中பைடு நூலகம்量最大、 技术最为成熟的一种。
加速度传感器用途
加速度传感器用途一、引言加速度传感器是一种测量物体加速度的装置，广泛应用于各种领域。
本文将详细介绍加速度传感器的用途。
二、汽车行业中的用途1. 车辆稳定性控制系统车辆稳定性控制系统（VSC）是一种通过测量车辆加速度和角度，来检测车辆是否失去控制，并采取相应措施以恢复稳定性的系统。
加速度传感器是VSC系统中必不可少的组成部分。
2. 防抱死刹车系统防抱死刹车系统（ABS）是一种通过监测车轮的转速和车辆加速度，来避免车轮在紧急制动时锁死的系统。
加速度传感器可以帮助ABS系统准确地监测车辆的加速度。
3. 碰撞探测许多汽车都配备了碰撞检测功能，这些功能可以通过检测汽车的变形程度和减速率来判断碰撞严重程度，并触发安全气囊等安全装置。
加速度传感器是这些碰撞检测功能中最重要的部分之一。
三、医疗行业中的用途1. 运动监测加速度传感器可以用于监测人体运动，如步数、跑步路程等。
在医疗行业中，加速度传感器可以帮助医生检测患者的运动情况，从而评估患者的身体状况。
2. 耳蜗植入手术耳蜗植入手术是一种治疗耳聋的手术，需要使用加速度传感器来定位手术器械和检测手术过程中的震动。
3. 心率监测加速度传感器可以帮助医生监测心率，并判断心脏状况。
在某些情况下，医生可以使用加速度传感器来检测心脏节律异常等问题。
四、工业领域中的用途1. 机器振动监测在工业领域中，许多机器都需要进行振动监测。
使用加速度传感器可以帮助工程师检测机器振动情况，并及时发现故障。
2. 建筑物结构健康监测建筑物结构健康监测是一项重要的工作，可以帮助工程师检测建筑物结构的变形情况，并及时发现安全隐患。
加速度传感器可以用于监测建筑物的振动情况，从而评估建筑物结构健康状况。
3. 风力发电机监测风力发电机需要进行振动监测，以确保其正常运行。
使用加速度传感器可以帮助工程师检测风力发电机的振动情况，并及时发现故障。
五、航空航天领域中的用途1. 飞行姿态控制加速度传感器可以用于飞机和卫星等载体的飞行姿态控制。
压电式加速度传感器应用场所
压电式加速度传感器应用场所
压电式加速度传感器广泛应用于各种工业自动化控制系统、机械设备振动监测、航空航天领域、地震勘探领域以及体感游戏等领域。
在工业自动化控制系统中，压电式加速度传感器可以用于检测机械设备的振动，帮助工程师快速精确地诊断问题并采取有效措施。
在航空航天领域，压电式加速度传感器则可用于飞行器、导弹等的惯性导航和姿态控制。
在地震勘探领域，压电式加速度传感器则可用于监测地震波的振动情况，帮助科学家了解地震的性质及规律。
在体感游戏领域，压电式加速度传感器则可用于感知玩家的身体动作，将其转换成游戏里的相应操作，提高游戏的沉浸感。
加速器原理及应用
世界上最高能量的直线型电子对撞机是美国
Standford的电子对撞机SLAC； 世界上最大的同步加速器型电子对撞击是西欧核
（1）早期
1919年，英国物理学家卢瑟福（Rutherford）第
一次用镭放射的α射线发现核反应：
14 7
N(α,P)
17 8
O
之后提出了用人工方法加速带电粒子的设想和要求，
激发了人们寻求更高能量的粒子来作为“炮弹”的愿
望。
之前研究原子核结构的粒子束有两种：天然放射性 核素发出的射线和来自天外的宇宙射线。前者放射线 粒子的流强太低，能量不高，因而产生核反应的几率 很小；后者粒子的能量可高达1021eV，但其强度太弱， 并且实验结果难以预料；
子研究中心CERN于1989年末建成的LEP； 最早出现的质子对撞机是CERN于1971年建成的
质子同步加速器型对撞机ISR，在其基础上，CERN 的SPS已被建成正、负质子对撞机；
世界上第一台采用超导磁体的高能质子同步加速
器，是美国费米实验室的Tevatron。超导技术具有减 少高能加速器的重量，缩减轨道尺寸，降低耗电功 率等优点。
的维克斯勒（B.H.Bekcsep）先后几乎同时独立发现了 准共振加速器以之为基础的“自动稳相原理”，使各类 准共振加速器在近似共振的回旋加速器的基础上迅速地 向前推进；
自动稳相原理的发现是加速器发展史上的一次重 大革命，它导致一系列能突破回旋加速器能量限制的 新型加速器产生：同步回旋加速器（高频加速电场的 频率随倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回 旋频率与加速电场同步）、现代的质子直线加速器、 同步加速器（使用磁场强度随粒子能量提高而增加的 环形磁铁来维持粒子运动的环形轨迹，但维持加速场 的高频频率不变）等。
[整理版]加速器专题
![[整理版]加速器专题](https://img.taocdn.com/s3/m/0737eea92e3f5727a5e962e2.png)
[整理版]加速器专题加速器专题概述粒子加速器引(particle accelerator)是用人工方法产生高速带电粒子的装置,日常生活中常见的粒子加速器有用於电视的阴极射线管及X光管等设施,是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。
自E.卢瑟福1919年用自然放射性元素放射出来的α射线轰击氮原子首次实现了元素的人工转变以后，物理学家就认识到要想认识原子核，必须用高速粒子来变革原子核。
自然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特(MeV)，自然的宇宙射线中粒子的能量虽然很高，但是粒子流极为微弱，例如能量为10^14电子伏特( eV )的粒子每小时在 1平方米的面积上平均只降临一个，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数目和能量，难于开展研究工作。
因此为了开展有预期目标的实验研究，几十年来人们研制和建造了多种粒子加速器，性能不断提高。
应用粒子加速器发现了绝大部分新的超铀元素和合成的上千种新的人工放射性核素，并系统深入地研究原子核的基本结构及其变化规律，促使原子核物理学迅速发展成熟起来;高能加速器的发展又使人们发现包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子，建立粒子物理学。
近20多年来，加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域，在诸如材料科学、工业、农业医学领域等等。
在生活中，电视和X光设施等都是小型的粒子加速器。
一、结构及分类粒子加速器的结构一般包括3个主要部分 :?粒子源，用以提供所需加速的粒子，有电子、正电子、质子、反质子以及重离子等等。
?真空加速系统，其中有一定形态的加速电场，并且为了使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统放在真空度极高的真空室内。
?导引、聚焦系统，用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。
所有这些都要求高、精、尖技术的综合和配合。
加速器的效能指标是粒子所能达到的能量和粒子流的强度(流强)。
粒子加速器物理
粒子加速器物理加速器作用及反应方式低能加速器在工业中的应用[编辑本段]概述粒子加速器[1](particleaccelerator)是用人工方法产生高速带电粒子的装置。
日常生活中常见的粒子加速器有用于电视的阴极射线管及X光管等设施。
是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。
自E.卢瑟福1919年用天然放射性元素放射出来的a射线轰击氮原子首次实现了元素的人工转变以后，物理学家就认识到要想认识原子核，必须用高速粒子来变革原子核。
天然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特(MeV)，天然的宇宙射线中粒子的能量虽然很高，但是粒子流极为微弱，例如能量为10^14电子伏特(eV)的粒子每小时在1平方米的面积上平均只降临一个，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数量和能量，难于开展研究工作。
因此为了开展有预期目标的实验研究，几十年来人们研制和建造了多种粒子加速器，性能不断提高。
在生活中，电视和X光设施等都是小型的粒子加速器。
应用粒子加速器发现了绝大部分新的超铀元素和合成的上千种新的人工放射性核素，并系统深入地研究原子核的基本结构及其变化规律，促使原子核物理学迅速发展成熟起来;高能加速器的发展又使人们发现包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子，建立粒子物理学。
近20多年来，加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域，在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域都有着重要应用。
在工、农、医各个领域中加速器广泛用于同位素生产、肿瘤诊断与治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等方面。
迄今世界各地建造了数以千计的粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基础研究，它们继续向提高能量和改善束流品质方向发展;其余绝大部分都属于以应用粒子射线技术为主的"小"型加速器。
电子感应加速器
电子感应加速器1. 简介电子感应加速器（Electron Induction Accelerator）是一种用于产生高能电子束的装置。
它利用电磁感应原理和电子束的加速作用，将电子通过磁场加速到高能量状态，从而实现电子束的产生和加速。
电子感应加速器具有结构简单、加速效率高和能量可调整等优点，在科研、医疗和工业等领域都有广泛的应用。
2. 原理2.1 电磁感应原理电子感应加速器利用电磁感应原理实现电子束的加速。
当磁场中的磁力线发生变化时，会在空间中产生电场。
电子在这个电场中受到作用力，从而被加速。
根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场产生的电场的大小和方向与变化率成正比。
2.2 加速器结构电子感应加速器的结构包括磁场产生器、电子源、加速腔和能量调控系统等部分。
磁场产生器产生强磁场，用于产生电磁感应。
电子源产生电子流，经过磁场产生的电场加速电子。
加速腔提供稳定的电场，保证电子束的加速。
能量调控系统用于调整电子束的能量。
3. 应用领域3.1 科学研究电子感应加速器在科学研究领域做出了重要贡献。
它可以产生高能电子束，用于研究原子核结构、粒子物理学和核物理学等领域。
通过加速器产生的高能电子束，科学家可以深入研究微观粒子的性质和相互作用规律，对于揭示物质的基本结构和宇宙的起源具有重要意义。
3.2 医疗应用电子感应加速器在医疗应用领域也有广泛的用途。
它可以产生高能电子束和X射线，用于肿瘤治疗、放射性同位素疗法和医学成像等。
高能电子束可以精确定位和杀灭肿瘤细胞，减少对正常组织的损伤。
X射线可以用于诊断和监测疾病，为医生提供准确的诊断结果。
3.3 工业应用在工业领域，电子感应加速器可以用于材料表面改性、材料表面清洁和沉积薄膜等工艺。
高能电子束可以改变材料表面的性质，提高材料的硬度、耐腐蚀性和抗磨损性。
此外，电子感应加速器还可以用于辐照食品、杀菌和杀虫等处理，保持食品的新鲜和延长货架期。
4. 发展前景随着科学技术的不断进步，电子感应加速器的发展前景十分广阔。
无损检测质量控制措施
无损检测质量控制措施无损检测是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。
通过使用无损检测技术，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺陷；能测量工件的几何特征和尺寸；能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。
无损检测是建立在现代科学技术基础上的一门应用型技术学科。
无损检测技几乎涉及了物理科学中的光学、电磁学、声学、原子物理学以及计算机、数据通信等学科，在冶金、机械、石油、化工、航空、航天各个领域有广泛的应用。
随着现代工业技术的发展，对无损检测技术的要求越来越高,无损检测技术已由一般的无损检测向定量检测、评价以及自动无损检测过渡和发展。
现在的“检测”技术正向“测伤”技术发展，即不但要求检测出缺陷的有无位置，而且要求测出缺陷的尺寸、形状、取向和性质，并配合断裂力学理论研究对含有缺陷的对象作出寿命预测。
通常，只要符合无损检测的基本定义，任何一种物理的或其他的技术手段，都可能被开发一种无损检测方法，新的无损检测方法也一直在不断地被开发和应用.一、无损检测方法及其应用1、无损检测的方法:无损检测方法种类繁多。
迄今为止，已获得实际应用或在实验室阶段获得成功的无损检测方法已达五六十种甚至更多。
但广泛用于电厂设备及管道安装的无损检测方法有如下五种：涡流检测法、磁粉检测法、液体渗透检测法、射线检测法、超声波检测法。
（1）涡流检测：是基于电磁感应原理揭示导电材料表面和近电缺陷的无损检测方法。
当载有交变电流的检测线圈接近被检工件时，材料表面和近表面会感应出涡流，其大小、相位和流动轨迹与被检件的电磁特性和缺陷有关；涡流产生的磁场作用会使线圈阻抗发生变化，测定线圈阻抗即可获得被检件物理、结构和冶金状态的信息。
涡流检测技术主要用于：管棒料原材料在线检测和入厂复验、管道的在役检测和非规则零件制造与使用过程中的检测；电导率测量与材质鉴别如对铝合金电导率的涡流检测；厚度测量。
涡流检测设备主要包括检测线圈、检测、辅助装置、标准试样和对比试样。
加速器第五章
俘获时间间隔几微秒，磁场 上升到80O左右将电子引出
束流是脉冲的，脉宽1微 秒，重复频率为50。
t 1 Bst Bs 2
平衡轨道上的磁感应强度，应等 于该轨道所包围的面积内平均磁 感应强度的一半。
2：１条件是回旋式感应加速器的必要条件。因为 感生涡旋电场的中心磁通和轨道上的磁通是由同 一磁极产生，并由同一绕组激励，所以，如果在 某一时刻满足2：1条件，其它时刻也就自然满足。 这样，就去掉了时间的因素，只要求磁通的空间 分布满足2：1条件。
现采用中心垫片绕几匝导线，[优点是：1 改变电子的 能量；2 引出装置可放在平衡轨道外侧 ；3 调节脉冲 电流的大小，可以改变电子的偏移速度，延长脉宽。]
方法2 ：轨道磁场崎变，在 磁极面上加绕组。
引出： 1 磁屏蔽罩（电子在磁屏蔽 区内几乎走直线 ）， 2 加引出绕组， 3 通过铝箔散射，散角大的 进入静电偏转板引出，散角 小的将继续加速 。（提高引 出效率）
dW d W单位用eV 有 ： dN dt
dW dW dt dW 2r dN dt dN dt v
2 r W 2 r p 对时间积分有 ： v 结论： （1） r一定，能量的增加与 磁通变化量成正比。
（2）W 一定，磁通变化 量与半径正比成。
（3）磁通变化量与速度正反比。 速度越低，要求磁通变化量越大。
第五章 感应型加速器
第一节 电子感应加速器的工作原理
第二节
电子感应加速器的结构
加速器原理 第六章 电子感应加速器
（1）结构和组成
电子感应加速器的结构如图所示 组成：
# 两轭“山”形磁极 # 励磁线圈 # 励磁电源（交变） # 真空盒 # 电子枪
§6.1、电子感应加速原理
5、电子感应加速器的结构 及工作状态
2）磁场分布及2：1关系
中平面上的磁场沿r方向的分布 如图所示；
由： m 2
R0
eBR0 (t)
得：
R0
m
eBR0 (t)
P(t) eBR0 (t)
另：
l
E
dl
d (t ) dt
E
2R0
d (t )
dt
E 1 d(t) 2R0 dt
eE d (m) e d(t) dt 2R0 dt
d (m)
e
2 R0
d(t )
m
e
2R0
e
2R0
R02 BR0z (t)
*减速，R0 ，打内靶。 *加速，R0 ，打外靶。
减速，打内靶 ；
加速，打外靶。
§6.4、电子的入射俘获及电子流强度
1、定性讨论
以电子枪处于轨道外侧为例。
（1）平衡轨道
R0
P0 eBR0 (t)
（2）瞬时轨道
Ri(t )
P(t ) eBRi (t)
（3）俘获时间
从电子枪发射的电子，要按照如图
所示的方式，沿着瞬时轨道，过渡到
焦作用力：
Fr m 2 (1 n)x Fz m 2nz
可写为下列形式：
Fr
(1
n)ceBR0
(t
)
x R0
Fz
nceBR0
(t
)
z R0
电子加速器原理与应用——田新智
目录第一章绪论 ................................................................................................................................... - 1 -1.1加速器分类 . (1)1.1.1按粒子的能量分类 .................................................................................................... - 1 -1.1.2按被加速的粒子种类分类 ........................................................................................ - 1 -1.1.3按加速原理、加速器结构种类 ................................................................................ - 2 -1.1.4按应用领域分类 ........................................................................................................ - 4 -1.2低能加速器的应用 . (4)1.2.1低能加速器在工业中的应用 .................................................................................... - 4 -1.2.2低能加速器在农业中的应用 .................................................................................... - 5 -1.2.3低能加速器在医疗卫生中的应用 ............................................................................ - 6 -第二章电子直线加速器的组成 (8)2.1束流系统 (8)2.1.1 电子枪 (9)2.1.2 加速管 (19)2.1.3 聚焦线圈和导向线圈 (19)2.1.4 四极透镜 (21)2.1.5 靶和屏蔽准直装置 (22)2.1.6 剂量监测装置 (24)2.2微波系统 (24)2.2.1 微波功率源 (25)2.2.2 微波传输系统 (25)2.3充气系统 (28)2.4真空系统 (30)2.4.1 概述 (30)2.4.2 电子直线加速器真空系统 (32)2.4.3 真空泵 (33)2.4.4 真空检漏 (36)2.5恒温水冷系统 (37)2.5.1 系统的功能 (37)2.5.2 系统组成 (38)2.5.3 系统设计 (39)2.5.4 注意事项 (41)第三章电子直线加速器的工作特性 (42)3.1电子加速器的工作特性的分类 (42)3.2电子直线加速器的输出参数 (42)3.2.1加速能量 (42)3.2.2输出束流功率 (46)3.2.3输出辐射强度 (47)3.3电子直线加速器的工作特性分析 (47)3.3.1负载特性 (47)3.3.2功率特性 (49)3.3.3频率特性 (50)3.3.4工作特性的应用 (51)第四章带电粒子加速器的束流特性 (53)4.1粒子品种 (53)4.2能量 (53)4.3束流强度及时间特性 (53)4.4束流品质 (54)4.4.1 能散度 (54)4.4.2 束流的发射度和亮度 (55)4.5粒子运动参数的相对论力学表达式 (56)4.5.1 运动粒子的相对速度、质量和能量 (56)4.5.2 粒子的动量P和磁刚度G (56)4.5.3 粒子的动量P、磁刚度G和能量ε的关系 (57)第五章 9MEV行波电子直线加速器 (58)5.1加速器整机技术指标 (58)5.2加速器整机系统配置说明 (58)5.3加速器整机工作说明 (64)第六章 6MEV驻波电子直线加速器 (67)6.1加速器整机技术指标 (67)6.2加速器整机系统配置说明 (67)6.3加速器整机工作说明 (71)第七章加速器性能测量 (75)7.1束流能量的测量 (75)7.1.1铝吸收法 (75)7.1.2利用X射线测量电子束的能量 (76)7.2束流截面的测量 (77)7.3微波功率测量 (77)7.3.1用水负载功率计直接测微波源的输出功率 (77)7.3.2 热量式大功率计测量微波功率 (78)7.3.3用小功率测量微波功率 (78)7.4脉冲电压/电流的测量 (79)7.4.1 脉冲电压的测量 (79)7.4.2 脉冲电流的测量 (79)7.5X射线剂量的测量 (80)第八章加速器的辐射防护与安全连锁 (82)8.1辐射剂量的有关单位 (82)8.2加速器的辐射防护 (82)8.3加速器的安全连锁 (83)第九章加速器整机调试 (84)9.1微波老练去气 (84)9.2电子枪激活与老练 (84)9.2.1 概述 (84)9.2.2 电子枪激活与老练的步骤 (84)9.3加速器整机调试出束 (85)第一章绪论粒子加速器是一种用人工方法加速带电粒子束的装置。
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电子感应加速器在工业中材料无损检验中的应用
院系：核科学技术学院
专业：辐射防护与环境工程
指导老师：曹锦佳
学生：黎国全
学号：20114180130
摘要
无损检验在工业生产中是一个非常重要的环节。
而利用加速器产生x 射线、中子（以下我们简称辐射探伤）等又是工业中常常使用的且行之有效的方法之一。
由于传统的x 光机、 Co-60探伤机的能量低，远远满足不了工业无损检验的需要。
教材中主要介绍了电子直线、电子回旋和电子感应加速器。
根据我本学期所学《加速器物理基础》课程和结合多方面了解到关于加速器的知识。
本文只介绍电子感应加速器在无损检验中的应用。
主要调查研究加速器探伤与传统探伤法的优势。
资料显示，运用电子感应加速器探伤技术方法主要有三种，辐射照相、辐射测量、图相显现。
最后我将简要介绍辐射照相技术的原理和操作步骤。
关键词
加速器、辐射探伤、
一、电子感应加速器工作原理
感应型加速器的基本原理是用随时间变化的磁通量产生涡旋电场来加速带电粒子。
由电磁感应定律可知：如果磁感应强度随时间变化，就会感生出涡旋电场。
涡旋电场的分布和大小分别由磁感应强度的空间分布及其随时间变化的速率决定。
▽t
B E ∂∂-=⨯ 【6】 符合一定条件的电子，被涡旋电场连续地加速，经过多次的累积得到较高的能量。
如果在整个加速过程中，电子能绕涡旋电场运动达
到百万圈，那么即使每圈获得数十eV ，但最终叠加后能达到数十MeV 。
设计的加速器为保证电子能加速到预定能量，必须对加速器磁通提出相应的要求。
由 <<加速器物理基础>>教材中推论出加速磁通变化量与电子能量的增加量的关系式：
p r W c
r ∆∙≡∆∙≈∆ππφ22【5】
二、传统探伤方法的一些主要缺点
我这里主要论述的几种工业上常用的探伤方法，以此对比说明电磁感应加速器探伤的优势。
目前工业上使用的探伤方法有：磁力、超声波、X 光机、Co-60 γ源。
其中磁力探伤【3】方法不能区别缺损性质，只局限于检查表层外伤，厚度超过20mm 时无效。
而超声波探伤检查厚度虽然大，但是毫米以下的工件无法检查。
而且检查时对工件表面的光洁度要求较高（华中工学院俞加文调查各家工厂资料显示光洁度要求达到w4）。
不能检查复杂工件的缺损形状。
且与波平行的裂纹无法探测到。
X 光机的主要问题在于需要消耗大量的软片和化学药品，操作流程也很复杂。
Co-60源的探伤技术没有太大的缺点，但是其防护要求高。
我从国外很多资料调查到，不少国外工人因为对Co-60源的防护不当，例如Co-60源意外丢失，误伤到工人及其家人。
其状况掺不忍睹。
三、电子感应加速器探伤的主要优势
采用电子感应加速器探伤有很多有点。
首先，由于它产生的的γ很硬，穿透能力很强，比如能量在31MeV的电子感应加速器所产生的γ射线穿透力为2000V的X射线装置的10倍。
这样对检查工件厚度大的缺损十分有效。
其次，由于照射场较宽，所以探伤所需时间较短。
第三，对检查的工件外形及其表面光洁度都没有特别的要求。
并且能区别瑕疵的性质。
具有很高的灵敏度。
下面是我截取的几幅不同探伤技术得到的工件图片【1】：
X射线 Ir-189的γ射线
Co-60的γ射线电子感应加速器的γ射线
由上图我们不难看出，用电子感应加速器照相比其它几种探伤技术都要清晰得多。
四、国外工业探伤用电子感应加速器发展情况
为了得到更为电子感应加速器在工业中应用的发展，我还调查研究了国外探伤用电子感应加速器。
得到一些粗略的结果，如上所说，由于电子感应加速器在工业应用中有很多的优势，在国外也得到了迅速的发展。
但在不同的条件和不同的需要下设计制造了各种不同能量和不同结构形式的探伤用电子感应加速器，并在实际应用过程中总结出了能量与强度的要求，以及应该采用的形式。
在此我简单叙述一下，实践证明，利用电子感应加速器的γ射线进行探伤，其伽马射线能量不是越高越好。
例如在钢管厂探伤用电子感应加速器能量在20-25MeV【2】时，钢对伽马射线的吸收最小，而γ射线所穿透的半厚度最大。
对单能的γ射线来说，能量为9MeV的射线具有最大穿透能力，但由于感应加速器实际所产生的射线是多能谱的，因此组合的穿透能力为最强时的能量为20 -25 MeV，当能量大于25MeV时，伽马射线在工件中会产生二次散射，其穿透能力比一次还要强。
这样的探伤结果会使照片质量变坏。
这就是目前世界各国大都采用20-25MeV范围的主要原因。
五、具体应用实例-----对石油钻井钻头进行无损探伤
用25MeV电子感应加速器产生的韧致辐射,对40个表面镶有金
刚石的石油钻头进行了无损探伤,搞清了钻头的结构,并发现6个钻头有裂纹性缺陷。
加速器探伤具有探伤厚度大(最大可达500mm)【3】、对工件表面光洁度无特殊要求、有较高的灵敏度(一般可达1％)、直观性好(能直接反映出工件内缺陷的形状及其位置)等优点,适用于复合材料及不同密度材料组成的工件的探伤。
实际上低能电子感应加速器无损探伤在工业上的应用非常普遍，特别是大型钢制压力容器的探伤。
由于射线能量高，可以对大型部件和厚的金属材料进行探伤。
它产生的韧致辐射强度大，射线照相所需时间更短，分辨率更高，与同位素放射源相比更为经济。
六、附（与电子感应加速器探伤相关的技术理论简介）【4】
轫致辐射穿过产品时一部分能量被吸收，故其能谱发生变化。
为定性的估计这种变化。
可以利用轫致辐射的平均能量加以说明。
从
图三可以看出，最大能量在10MeV 以下的轫致辐射，其平均能量同钢铁厚度的关系可以比较明显地分成两部分。
钢铁厚度从0~100~200mm ，平均能量一直在增加，这说明能谱中低能部分起主要作用；钢铁厚度大于100~200mm ，将发生相反的现象，平均能量开始缓慢下降，这说明能谱中的高能成分起主要作用。
资料显示，穿过产品的辐射由两部分组成，一部分是直接穿过产品与产品没有发生轫致辐射，另一部分是由各种次级辐射组成的散射。
故产品后面的辐射强度可以描述为：
I(D) = )()(0D I D I P + (1) 根据指数衰减定律：
D
e I D I μ-=00)( (2)
式中o I 为轫致辐射强度，μ是线性衰减系数，D 是产品厚度。
将（2）代入（1）中：
I(D) = D e D B I μ-)(0
式中 )
()(1)(0D I D I D B p += ,表明产品后面的散射辐射成分，称为累积因子。
累积因子不具有有益技术资料，它能把缺陷讯号弄模糊，使显示缺陷的条件变坏。
累积因子与照射场、产品厚度、辐射能量关系表示在图7上。
它表明：①一定范围内，照射场越大，累积因子越高。
超过这个范围，进一步增大照射场，累积因子不再增加。
②辐射能量在5—30MeV 的范围内，累积因子随钢铁厚度增大直线上升，直到
400mm厚度。
但是，能量在20—30MeV之内，累积因子的差别不明显。
因此，在这个能量范围内，累积因子对灵敏度的影响，如同积分衰减系数对灵敏度的影响一样，实际上不明显。
参考文献
【1】龚再仲：工业X射线探伤基础1957年07月第1版机械工业出版社。
【2】用31兆电子伏白期宁-波维利电子感应加速器进行非破坏性材料检查。
原子能快报。
2003，No，24.
【3】鄧菊生：工业磁力探伤法1958年。
科技出版社。
【4】一机部机械工业自动化研究所电子感应加速器组：粒子加速器及其应用1981年
【5】刘乃泉：加速器理论（第二版）清华大学出版社2004年8月。
【6】教材，陈佳洱：加速器物理基础原子能出版社1993年。