加速器原理-加速器的应用

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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。
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。
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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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