第六章 电子感应加速器6.ppt

§6.5、直线电子感应加速器 4、发展历史与研究现状 2）前苏联 发展直线感应加速器起步比美国稍晚。 ★1967年在实验物理研究院（VNIIEF）建成第一台无铁芯的直线感应加速器（2MeV、2kA、40ns）； ★ 1977年建造了LIU-10加速器（14MeV、50kA、20ns） ★ 1989年建造了和LIU-30加速器（40MeV、100kA、20ns）， §6.5、直线电子感应加速器 4、发展历史与研究现状 3）日本 ★1990年代，日本原子能研究所（JAERI）、高能物理所（KEK）及大坂大学激光工程研究所先后建成用于自由电子激光研究的直线感应加速器。 ★ 1996年，日本长岗技术大学建造了直线感应加速器ETIGO-III（8MeV、5kA、30ns），用于X光、高功率微波和烟气脱硫等研究。 §6.5、直线电子感应加速器 4、发展历史与研究现状 3）中国 ★ 中国直线感应加速器研究始于1982年， ★ 1989年研制成功我国首台1.5MeV直线感应加速器； ★ 1991年建成3.3MeV加速器（3.3MeV、2kA、60ns），用 于曙光一号自由电子激光研究，最大输出功率达140MW， ★ 1993年建成我国首台用于闪光X光照相的10MeV直线感应加 速器（10MeV、2.3kA、60ns）， ★ 1995年该机升级为12MeV； ★ 本世纪初， 自主研制成功“神龙一号”直线感应加速器（18~20MeV、2.5kA、60ns）。 “神龙一号”加速器总体性能 跻身国际先进行列。 作业 1、试由感应加速原理推导给出电子感应加速器平均加速磁场和轨道磁场之间的2：1关系 2、试简述电子感应加速器的结构、组成和加速原理。 3、试由电子感应加速器的磁场分布分析其聚焦原理。 4、试推导电子感应加速器中电子能量的辐射损失方程，并分析限制电子能量进一步提高的原因。 5、试简述直线感应加速器的基本结果、组成及原理。 * 第六章 电子感应加速器 姚泽恩 2007年10月 内 容 §6.1、电子感应加速器原理 §6.2、电子束的聚焦 §6.3、电子能量和辐射损失 §6.4、电子的入射俘获及电子流强度 §6.5、感应加速器电子束性能 §6.6、直线电子感应加速器 前 言 1、电子加速器的类型 电子加速器是加速器家族中的重 要成员。电子加速器主要有以下几种 类型： 本章介绍电子感应加速器。 2、1940年建成了第一台电子 感应加速器（Ee=2.3MeV） 3、电子直线加速器（现代） 4、电子加速器的用途 1）电子与物质的相互作用研究 ； 2）电子辐照加工； （如电缆辐照，热缩管加工，器 件辐照） 3）用电子打靶韧致辐射产生较高能 量、较高强度的光子； # 光子与核的相互作用研究； # 医学上的应用（如诊断、治疗） # 农业上的应用（如辐照保 鲜） # 工业探伤 # 成像检测。 4) 白光中子源 §6.1、电子感应加速器原理 1、感应加速原理 根据麦克斯韦方程，变化的磁场 可以产生涡旋电场，即： （或 ） 将电子注入到涡旋电场中进行 加速，同时，利用导引磁场将电子控 制在恒定轨道加速。 必须合理设计加速磁场 和轨道导引磁场 。 §6.1、电子感应加速原理 2、沿恒定轨道加速电子的导引 磁场条件 1）导引磁场（轨道磁场） 为了使电子沿恒定圆形轨道运动并 在涡旋电场中得以加速，必须在电子 恒定轨道上设置合适的导引磁场 。 2）导引磁场与电子能量的关系 由： 得： 为轨道半径， 和 分别为 电子的动能与静止能量。 上式即为轨道导引磁场与电子动 能之间的关系。 在电子感应加速器中，采取在恒 定轨道加速电子 §6.1、电子感应加速原理 3、电子能量增长与加速磁通量 之间的关系 1）加速磁场 和加速磁通量 由 必须有变化的磁场来产生涡旋的 电场用以加速电子，把这个磁场称为 加速磁场。加速磁场在轨道圆所包围 的面积上的通量称为加速磁通量，即 为 范围的平均加速磁场 §6.1、电子感应加速原理 3、电子能量增长与加速磁通量 之间的关系 2）电子能量与磁通量的关系 电子沿轨道回旋一圈所获及的能量： 由积分方程： 故得： 当电子能量达到几MeV个时， ， 得：