加速器原理-加速器的应用
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经辐照生产的产品具有许多优良的特点，例如 ：聚乙烯电缆经105Gy剂量辐照后，其电学性能、热 性能都有很大提高，使用温度辐照前为60~70℃，辐 照后长期使用温度可达120℃以上。目前，我国已有 用加速器进行辐照加工的生产线40多条。
2)无损检测 无损检测就是在不损伤和不破坏材料、制品或构件
的情况下，就能检测出它们内部的情况，判别内部有无 缺陷。现代无损检测的方法很多，例如：超声波探伤法 、涡流探伤法、荧光探伤法及射线检测法等。射线检测 法即可检查工件表面又可检查工件内部的缺陷。设备可 以采用放射性同位素Co60产生的γ 射线、X光机产生的 低能X射线和电子加速器产生的高能X射线。尤其是探伤 加速器的穿透本领和灵敏度高，作为一种最终检查手段 或其它探伤方法的验证手段及在质量控制中，在大型铸 锻焊件、大型压力容器、反应堆压力壳、火箭的固体燃 料等工件的缺陷检验中得到广泛的应用。这种探伤加速 器以电子直线加速器为主要机型。
苗、抗生素、中成药的灭菌消毒是加速器在医疗卫 生方面应用的一个有广阔前途的方向。与加速器在 食品中的杀虫、灭菌道理一样，可取代目前应用的 高温消毒、化学消毒等方法。但灭菌需要的射线剂 量要大于杀虫所需的剂量。
Fra Baidu bibliotek 六、在工业上的应用
1)辐照加工 应用加速器产生的电子束或X射线进行辐照加工
已成为化工、电力、食品、环保等行业生产的重要 手段和工艺，是一种新的加工技术工艺。它广泛应 用于聚合物交联改性、涂层固化、聚乙烯发泡、热 收缩材料、半导体改性、木材-塑料复合材料制备、 食品的灭菌保鲜、烟气辐照脱硫脱硝等加工过程。
b、图像获取 利用放射性核素进行闪烁扫描或利用γ照相获
取图像的方法，可以诊断肿瘤、检查人体脏器和 研究它们的生理生化功能和代谢状况，获取动态 资料。例如201Tl用于心肌检查，对早期发现冠心 病和心肌梗塞的定位等是目前最灵敏的检查手段 。而这些放射性核素绝大部分也是由加速器生产 的。
3)辐照消毒 利用加速器对医用器械、一次性医用物品、疫
第四节 加速器的应用
加速器作为粒子源有一系列的优点，所产生的粒 子种类繁多，粒子束能量精确可调，因此加速器在 科技，生产和国防建设领域中的应用极为广泛：
一、在探索和变革原子核和基本粒子方面的应用
几十年来，人们利用加速器合成了绝大部分超铀 元素和上千种人工放射性核素，并系统地研究了原 子核的性质、内部结构以及原子核之间的相互作用 过程。
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
射正电子的放射性核素，通过环形安置的探测器从各 个角度检测这些放射性核素发射正电子及湮灭时发射 的光子，由计算机处理后重建出切面组织的图像。而 这些短寿命的放射性核素是由小回旋加速器制备的。 最短的半衰期核素如15O仅为123秒，一般为几分钟 到1小时左右。PET能为肿瘤病人的临床治疗提供各 种准确信息:可使肿瘤的诊断更准确、更全面： 最重 要的是进行良、恶性的鉴别，确定肿瘤侵犯的部位， 转移的范围，肿瘤临床分期、分型及肿瘤生物特性的 预测。
2)医用同位素生产 现代核医学广泛使用放射性同位素诊断疾病
和治疗肿瘤，现在已确定为临床应用的约80种同 位素，其中有2/3是由加速器生产的，尤其是缺中 子短寿命同位素只能由加速器生产。这些短寿命 同位素主要应用在以下方面：
a、正电子与单光子发射计算机断层扫描—PET与
SPECT PET是由病人先吸入或预先注射半衰期极短的发
用于放疗的加速器由50年代的感应加速器，到60年 代发展了医用电子回旋加速器，进入70年代医用电子直线 加速器逐步占据了主导地位。
除了应用加速器产生的电子线、X射线进行放疗外， 还可应用加速器进行质子放疗、中子放疗、重离子放疗和 π介子放疗等，这些治癌方法还处在实验阶段，实验的结 果表明，疗效显着。但这些加速器比电子直线加速器能量 高得多，结构复杂得多，价格昂贵得多，尚未普及。
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。
随着加速器能量的提高，陆续发现了一百多种“ 基本”粒子，产生了夸克模型，以及电磁相互作用 和弱相互作用相统一的理论，建立起粒子物理这样 一门新学科。
二、在原子，分子物理，固体物理等科研方面的应用
1.利用加速器产生的电子，离子和光子束研究粒 子与原子，分子碰撞的物理过程以及所产生的一系 列新的状态，新的同位素原子，有利于研究传统原 子，分子物理学所无法研究的许多问题。如：2014 年兰州重离子加速器利用198 MeV的40Ca束流，轰 击169Tm（铥）同位素靶得到缺中子核素205Ac， 并首次测量到该核素的α衰变能量和半衰期。 最缺 中子的同位素206Ac 是1998年发现的。
，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数量最大、 技术最为成熟的一种。
2)无损检测 无损检测就是在不损伤和不破坏材料、制品或构件
的情况下，就能检测出它们内部的情况，判别内部有无 缺陷。现代无损检测的方法很多，例如：超声波探伤法 、涡流探伤法、荧光探伤法及射线检测法等。射线检测 法即可检查工件表面又可检查工件内部的缺陷。设备可 以采用放射性同位素Co60产生的γ 射线、X光机产生的 低能X射线和电子加速器产生的高能X射线。尤其是探伤 加速器的穿透本领和灵敏度高，作为一种最终检查手段 或其它探伤方法的验证手段及在质量控制中，在大型铸 锻焊件、大型压力容器、反应堆压力壳、火箭的固体燃 料等工件的缺陷检验中得到广泛的应用。这种探伤加速 器以电子直线加速器为主要机型。
苗、抗生素、中成药的灭菌消毒是加速器在医疗卫 生方面应用的一个有广阔前途的方向。与加速器在 食品中的杀虫、灭菌道理一样，可取代目前应用的 高温消毒、化学消毒等方法。但灭菌需要的射线剂 量要大于杀虫所需的剂量。
Fra Baidu bibliotek 六、在工业上的应用
1)辐照加工 应用加速器产生的电子束或X射线进行辐照加工
已成为化工、电力、食品、环保等行业生产的重要 手段和工艺，是一种新的加工技术工艺。它广泛应 用于聚合物交联改性、涂层固化、聚乙烯发泡、热 收缩材料、半导体改性、木材-塑料复合材料制备、 食品的灭菌保鲜、烟气辐照脱硫脱硝等加工过程。
b、图像获取 利用放射性核素进行闪烁扫描或利用γ照相获
取图像的方法，可以诊断肿瘤、检查人体脏器和 研究它们的生理生化功能和代谢状况，获取动态 资料。例如201Tl用于心肌检查，对早期发现冠心 病和心肌梗塞的定位等是目前最灵敏的检查手段 。而这些放射性核素绝大部分也是由加速器生产 的。
3)辐照消毒 利用加速器对医用器械、一次性医用物品、疫
第四节 加速器的应用
加速器作为粒子源有一系列的优点，所产生的粒 子种类繁多，粒子束能量精确可调，因此加速器在 科技，生产和国防建设领域中的应用极为广泛：
一、在探索和变革原子核和基本粒子方面的应用
几十年来，人们利用加速器合成了绝大部分超铀 元素和上千种人工放射性核素，并系统地研究了原 子核的性质、内部结构以及原子核之间的相互作用 过程。
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
射正电子的放射性核素，通过环形安置的探测器从各 个角度检测这些放射性核素发射正电子及湮灭时发射 的光子，由计算机处理后重建出切面组织的图像。而 这些短寿命的放射性核素是由小回旋加速器制备的。 最短的半衰期核素如15O仅为123秒，一般为几分钟 到1小时左右。PET能为肿瘤病人的临床治疗提供各 种准确信息:可使肿瘤的诊断更准确、更全面： 最重 要的是进行良、恶性的鉴别，确定肿瘤侵犯的部位， 转移的范围，肿瘤临床分期、分型及肿瘤生物特性的 预测。
2)医用同位素生产 现代核医学广泛使用放射性同位素诊断疾病
和治疗肿瘤，现在已确定为临床应用的约80种同 位素，其中有2/3是由加速器生产的，尤其是缺中 子短寿命同位素只能由加速器生产。这些短寿命 同位素主要应用在以下方面：
a、正电子与单光子发射计算机断层扫描—PET与
SPECT PET是由病人先吸入或预先注射半衰期极短的发
用于放疗的加速器由50年代的感应加速器，到60年 代发展了医用电子回旋加速器，进入70年代医用电子直线 加速器逐步占据了主导地位。
除了应用加速器产生的电子线、X射线进行放疗外， 还可应用加速器进行质子放疗、中子放疗、重离子放疗和 π介子放疗等，这些治癌方法还处在实验阶段，实验的结 果表明，疗效显着。但这些加速器比电子直线加速器能量 高得多，结构复杂得多，价格昂贵得多，尚未普及。
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。
随着加速器能量的提高，陆续发现了一百多种“ 基本”粒子，产生了夸克模型，以及电磁相互作用 和弱相互作用相统一的理论，建立起粒子物理这样 一门新学科。
二、在原子，分子物理，固体物理等科研方面的应用
1.利用加速器产生的电子，离子和光子束研究粒 子与原子，分子碰撞的物理过程以及所产生的一系 列新的状态，新的同位素原子，有利于研究传统原 子，分子物理学所无法研究的许多问题。如：2014 年兰州重离子加速器利用198 MeV的40Ca束流，轰 击169Tm（铥）同位素靶得到缺中子核素205Ac， 并首次测量到该核素的α衰变能量和半衰期。 最缺 中子的同位素206Ac 是1998年发现的。
，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数量最大、 技术最为成熟的一种。