什么是电子加速器？电子加速器的分类、原理及发展历程一览

电子加速器定义

电子加速器一种使用人工方法产生高能量的电测装置，原理是使电子在真空中受到磁场力控制、电场力加速而产生高能量。

电子加速器分类

电子加速器根据能量等级可细分为四类，各能量等级所对应的应用领域也不同，超高能领域多应用于医疗与工业无损探测领域，低能至高能则主要应用于辐照加工领域。

低能加速器：能量等级在0.3MeV以下，一般是直流高压型;特点是无加速管与扫描装置，主要机型为电子帘加速器，体积小、结构简单;应用领域为涂层固化、薄膜和片材的辐照加工领域。

中能加速器：能量等级是0.3-5MeV;主机为圆柱形扫描加速器，代表机型为高频高压加速器/地那米加速器;主要用于电线电缆、发泡材料、热缩材料、橡胶的辐照加工领域。

高能加速器：能量等级为5-10MeV;类型主要为电子直线加速器，应用范围广，主要用于医疗用辐射消毒放射性治疗、食品保鲜、食品检验检疫、复合材料.固化、环境保护领域。

超高能加速器：能量等级在10MeV以上，多应用于医疗领域，射线穿透性较强，主要用于工业无损探测、放射性治疗、核医药制药等领域。

除以能量等级分类外，电子加速器还可根据机型分为DD型(高频高压型加速器 )，DG(谐 振变压器型加速器 )，DZ型(行波和驻波电子直线加速器 )，Rhodotron型(梅花瓣型加速器)，DZL型(电子帘加速器)。

电子加速器原理

运作原理：通过将带电粒子引入人工控制的电场内，在电磁力或电位场的作用下加速至预定能量值后，将所得特定能量等级的电子束流(β 射线)应用于指定物质上的装置，电磁场的作用下，垂直于粒子运动方向的磁场产生洛伦兹力，电场力将粒子势能转换为动能。左图为其原理图，上下为电磁铁的两个磁极，磁极之间为环形真空室，电磁铁线圈电流的方向按图示方向逐渐增加，根据楞次定律，产生顺时针方向的感生电场，使电子沿逆时针方向加速运动。

控制原理：用交变电场励磁产生交变磁场，再由交变磁场激励起交变的涡旋电场，1/4个周期内电子可以沿平衡轨道旋转并加速，从而获得能量。

电子加速器发展历程

国际历程：1932年，柯克罗夫特与沃尔顿建成世界上第一台直流加速器。同年，劳伦斯建成回旅加速器，并产生出人工放射性同位素。

1940年，美国科学家科斯特研制出世界上第一个电子感应加速器，其能量可达100MeV。

1960年，加速器发展进入新纪元，陶歇克建成直径约1米的AdA对撞机，对撞机已经能把产生高能反应的等效能量从1TeV提高到10 ~ 1000TeV。

2010年，辐照加工、放射性治疗、药制造等应用相继出现,逐渐形成技术完善。

国内历程：1958年- 1980年，中国电子加速器处于起步阶段，由于经济原因与历史原因，中国电子加速器主要发展应用型，发展较为缓慢。

1980年-2011年，受资金支持，大型粒子对撞机等高能加速器成功研发。

2011年-2020年，在政府引导、市场驱动和技术推动下，电子加速器行业迎来了高速发展期。

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参考资料

《头豹：2021年中国电子加速器研究报告(42页).pdf》

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