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1、课程论文(报告)题 目 同步辐射加速器 学院名称 核科学技术学院 指导教师 职 称 助 教 班 级 辐射防护与环境工程 学 号 学生姓名 2011 年 1 月 8 日南华大学核科学技术学院 2008 级课程论文（报告）1目 录第一章 绪论 .2第一节 加速器的介绍与定义 .2第二节 加速器的发展 .4第三节 为加速器做出杰出贡献的科学家.9 .第二章 中国加速器发展史 .9第一节 我国先后建成的加速器概况 .10第二节 加速器作用及反应式 .12第三节 低能加速器的应用 .22.第三章 同步辐射加速器 .23第一节 基本情况简介 .23第二节 上海同步辐射光源 .28.第四章 学习心得体会 .
2、35南华大学核科学技术学院 2008 级课程论文（报告）2第一章 绪论第一节 加速器的介绍与定义加速器是一种使带电粒子增加速度（动能）的装置。 加速器可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。粒子增加的能量一般都在 0.1 兆电子伏以上。加速器的种类很多，有回旋加速器、直线加速器、静电加速器、粒子加速器、倍压加速器等。1.1.1 定义加 速 器 (accelerator)是 用 人 工 方 法 把 带 电 粒 子 加 速 到 较 高 能 量 的 装 置 。利 用 这 种 装 置 可 以 产 生 各 种 能 量 的 电 子 、 质 子 、 氘 核 、 粒 子
3、以 及 其 它 一些 重 离 子 。 利 用 这 些 直 接 被 加 速 的 带 电 粒 子 与 物 质 相 作 用 ， 还 可 以 产 生 多 种带 电 的 和 不 带 电 的 次 级 粒 子 ， 象 粒 子 、 中 子 及 多 种 介 子 、 超 子 、 反 粒 子等 。 目 前 世 界 上 的 加 速 器 大 多 是 能 量 在 100 兆 电 子 伏 以 下 的 低 能 加 速 器 ，其 中 除 一 小 部 分 用 于 原 子 核 和 核 工 程 研 究 方 面 外 ， 大 部 分 用 于 其 他 方 面 ， 象化 学 、 放 射 生 物 学 、 放 射 医 学 、 固 体 物 理 等
4、 的 基 础 研 究 以 及 工 业 照 相 、 疾 病的 诊 断 和 治 疗 、 高 纯 物 质 的 活 化 分 析 、 某 些 工 业 产 品 的 辐 射 处 理 、 农 产 品 及其 他 食 品 的 辐 射 处 理 、 模 拟 宇 宙 辐 射 和 模 拟 核 爆 炸 等 。 近 年 来 还 利 用 加 速 器原 理 ， 制 成 各 种 类 型 的 离 子 注 入 机 。 以 供 半 导 体 工 业 的 杂 质 掺 杂 而 取 代 热扩 散 的 老 工 艺 。 使 半 导 体 器 件 的 成 品 率 和 各 项 性 能 指 标 大 大 提 高 。 很 多 老 工艺 不 能 实 现 的 新
5、型 器 件 不 断 问 世 ， 集 成 电 路 的 集 成 度 因 此 而 大 幅 度 提 高 。 第二节 加速器的发展概况1. 1919 年 英 国 科 学 家 卢 瑟 福 (E.Rutherford)用 天 然 放 射 源 中 能 量 为几 个 MeV、 速 度 为 2109 厘 米 /秒 的 高 速 粒 子 束 （ 即 氦 核 ） 作为 “炮 弹 ”， 轰 击 厚 度 仅 为 0.0004 厘 米 的 金 属 箔 的 “靶 ”， 实 现了 人 类 科 学 史 上 第 一 次 人 工 核 反 应 。 利 用 靶 后 放 置 的 硫 化 锌 荧 光南华大学核科学技术学院 2008 级课程论文
6、（报告）3屏 测 得 了 粒 子 散 射 的 分 布 ， 发 现 原 子 核 本 身 有 结 构 ， 从 而 激 发 了 人们 寻 求 更 高 能 量 的 粒 子 来 作 为 “炮 弹 ”的 愿 望 。 静 电 加 速 器 （ 1928 年 ） 、 回 旋 加 速 器 （ 1929 年 ） 、 倍 压 加 速 器 （ 1932年 ） 等 不 同 设 想 几 乎 在 同 一 时 期 提 了 出 来 ， 并 先 后 建 成 了 一 批 加 速 装 置 。 1.2.1 粒 子 加 速 器 particle accelerator用 人 工 方 法 产 生 高 速 带 电 粒 子 的 装 置 。 是
7、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 从 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 卢瑟福实 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 ，
8、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 1014 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
9、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 ；南华大学核科学技术学院 2008 级课程论文（报告）4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
10、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
11、 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 。 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
12、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 ） 。 按照 粒 子 能 量 的 大
13、小 ， 加 速 器 可 分 为 低 能 加 速 器 （ 能 量 小 于 108eV） 、 中 能加 速 器 （ 能 量 在 108 109eV） 、 高 能 加 速 器 （ 能 量 在 109 1012eV） 和 超高 能 加 速 器 （ 能 量 在 1012eV 以 上 )。 目 前 低 能 和 中 能 加 速 器 主 要 用 于 各 种 实际 应 用 。 第 三 节 为 加 速 器 做 出 杰 出 贡 献 的 科 学 家1.3.1 美 国 科 学 家 柯 克 罗 夫 特1932 年 美 国 科 学 家 柯 克 罗 夫 特 （ J.D.Cockcroft） 和 爱 尔 兰 科 学 家 沃尔 顿 (E.T.S.Walton)建 造 成 世 界 上 第 一 台 直 流 加 速 器 命 名 为 柯 克 罗 夫特 -沃 尔 顿 直 流 高 压 加 速 器 ， 以 能 量 为 0
