[科普中國]-高能重離子加速器

基本釋義

加速器是帶電粒子加速器的簡稱。它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一種重要工具，利用它既能進(jìn)行核物理、基本粒子物理、高能物理等方面的基礎(chǔ)研究，又可以進(jìn)行核技術(shù)方面的應(yīng)用研究，是核應(yīng)用技術(shù)的重要設(shè)備。加速器的任務(wù)是將帶電粒子加速，以便其提高能量，其目的是能夠觀察到更細(xì)微的物質(zhì)或者用在這些粒子去轟擊一些原子核來產(chǎn)生質(zhì)量大的新粒子。

高能重離子加速器是帶電粒子加速器的一種，是指加速粒子為重離子，同時(shí)粒子能量在1~100GeV的加速器。1

離子加速器重離子是指質(zhì)量數(shù)大于4的原子核，即元素周期表氦核以后(原子序數(shù)大于2的失去電子的原子)的離子。如碳12、氖22、鈣45、鐵56、氪84和鈾238等。2

離子加速器是指用來加速比α粒子重的離子加速器，有時(shí)也可用來加速質(zhì)子。通過重離子加速器可以將大量的重離子加速到很高的速度，甚至接近光速，高速的重離子形成重離子束，用于開展重離子物理研究。3

在世界上多數(shù)新建和改建的重離子加速器是等時(shí)性回旋加速器（即扇形聚焦回旋加速器）。其次是串列靜電加速器。為了得到較高能量，很多新建的裝置采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加速器串聯(lián)起來。構(gòu)成重離子加速器系統(tǒng)，一些是串列靜電加速器注入到回旋加速器或直線加速器，另一些是兩臺(tái)回旋加速器串聯(lián)。

為了把束流從注入器傳輸?shù)街骷铀倨?，需要有一個(gè)束流輸運(yùn)系統(tǒng)，對注入器引出束流進(jìn)行適當(dāng)?shù)男螤钭儞Q以適合主加速器對束流的要求。此外為減少由于電荷交換而引起的離子損失，對加速器和束流輸運(yùn)系統(tǒng)要求有較高的直空度，一般在1×10-7Torr左右。在輸運(yùn)線上應(yīng)該有電荷分析裝置。 重離子加速器的結(jié)構(gòu)決定了它的調(diào)試和運(yùn)行是比較復(fù)雜的，一般都應(yīng)配備一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)來控制調(diào)試和運(yùn)行，當(dāng)然，在加速器內(nèi)和在輸運(yùn)線上的束流診斷設(shè)備是必不可少的。

高能重離子加速器的基本構(gòu)成粒子源如電子槍、離子源的等，用以提供需要加速的帶電粒子束。

真空加速結(jié)構(gòu)加速管、射頻加速腔和環(huán)形加速室等，在真空中產(chǎn)生一定的加速電場使粒子得到加速。

導(dǎo)引聚焦系統(tǒng)用一定的電磁場引導(dǎo)和約束被加速的粒子束，使它沿著一定的軌道加速。

束流運(yùn)輸、分析系統(tǒng)由電、磁場透鏡、彎轉(zhuǎn)磁鐵和電、磁場分析器等構(gòu)成的系統(tǒng)，用來在粒子源和加速器之間輸運(yùn)并分析帶電粒子束。

此外還有束流監(jiān)測裝置、電磁場穩(wěn)定控制裝置、真空設(shè)備、電氣設(shè)備、操作設(shè)備等輔助系統(tǒng)。

加速器分類方法加速粒子種類電子加速器、質(zhì)子加速器、重離子加速器、微粒子團(tuán)加速器。4

粒子運(yùn)動(dòng)軌道類型直線加速器、回旋加速器、環(huán)形加速器。4

加速電場高壓型加速器、電磁感應(yīng)型加速器、高頻諧振型加速器。4

加速粒子能量低能加速器、中能加速器、高能加速器、超高能加速器。4

束流強(qiáng)度強(qiáng)流加速器、中流加速器、弱流加速器。4