高压加速器类型及应用
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1.4 高压加速器的类型及应用
加速器物理基础
高频高压加速器(Dynamitron)
端电压： 0.4-4.5 MV 特点：输出能量高、输出电流大、束流品质较
好，高压纹波小，稳定可靠，束流功率可达 150KW，但电源利用率低，总效率一般不超过 40%
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1 4 2 5
串列高压加速器
1.3 高压加速器的发展
加速器物理基础
许多加速器加速粒子，高压电极只被利用一次——单级加速器 如果让粒子多次加速，就能得到更高的能量——串列加速器
串列加速器是在静电加速器的基础上发展起来的。
高压电极2由高压电源1获得正高 压，粒子源3产生负离子。负离
子被电场加速到高压电极后，经 过一个固体薄膜或一段低压气体
常被用作增能器)
高压加速器类型及应用
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1.4 高压加速器的类型及应用
加速器物理基础
倍压加速器
端电压： 0.1-4 MV 特点：束流品质及能量稳定度较静电加速器差
，但负载能力大，可加速各种粒子，提供连续或脉 冲束流
主要用途：质子与重离子直线加速器的注入器
，中子发生器，离子注入机，电子辐照等
课后习题
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高压加速器类型及应用 高压发生器 绝缘磁芯变压器 高压电场与绝缘介质 加速管 高压加速器的其他技术
利用利用直流高压电场来加速带电粒 子的加速器。倍压加速器、直线加速 器、回旋加速器、同步加速器、对撞 机与储存环，静电加速器等等。
课后习题
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1. 高压加速器类型及应用
按照高压电源类型不同： 静电加速器 倍压加速器 高频高压加速器 绝缘芯变压器型加速器 强脉冲加速器
高压加速器类型及应用
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1.4 高压加速器的类型及应用
加速器物理基础
静电加速器
端电压： 1~35 MV 特点：束流品质好，发散度与能散度小，能量
稳定度高，能量可在很宽范围内精细调节，可加速 各种粒子，提供连续或脉冲束流
高压加速器类型及应用
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1.2 高压加速器的结构
加源、加速管、离子源或电子枪、高压电极、 绝缘支柱和其他附属设备组成。 2
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4 3 1 5 6 单级高压加速器
高压加速器示意图 1——高压电源；2——高压电极；3——离子源（电子枪）； 4——加速管；5——绝缘支柱；6——束线；7——电子剥离器。 高压加速器类型及应用 6
高压加速器类型及应用 10
1.3 高压加速器的发展
加速器物理基础
后来，电压受到加速管耐压性能的限制。1946年美国一台静电 加速器在未安装加速管前可达到14MV高压，但是试验时加速管只
能耐压5MV。 50年代中期，由于端电压的进一步提高受限于加速管，串列加 速器得到重视。20世纪30年代已经提出串列加速器想法，没有合 适的负离子源被搁置。 50年代中期用电荷交换的方法得到了20uA的H 束，为串列加
主要用途：核物理与中子物理实验研究，用作
回旋与质子同步加速器的注入器，材料分析，高能 离子注入等
高压加速器类型及应用
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1.4 高压加速器的类型及应用
加速器物理基础
静电加速器
粒子能量进一步提高的四种途径： 提高端电压
采用多次剥离
采用多级串列 使用后加速增能器(回旋加速器和直线加速器常
高压
加速器
概述 高压发生器 高压电场 绝缘介质 加速管 高压加速器 其他技术 姜 灿
目录页
Contents Page
高压加速器类型及应用 高压发生器 绝缘磁芯变压器 高压电场与绝缘介质 加速管 高压加速器的其他技术
学习目标：
了解高压加速 器的主要类型 及应用 掌握几种高压 发生器的结构 及原理 掌握高压电极 系统的结构 掌握加速管结 构及锻炼方法 了解高压加速 器的其他技术
加速器物理基础
高压加速器出现于20世纪30年代初，70年代发展特别迅速。 I.静电加速器在高压加速器中占有重要地位。静电加速器的发展主 要围绕提高端电压，从而提高粒子束能量进行。 早期，电压受到高压电极火花放电的限制。对与大气型静电加 速器，作为绝缘介质的空气击穿场强为30kV/cm。E=V/r 1933年范德格拉夫建造高压电极直径达4.57m的静电起电机。
一．什么是高压加速器
二．高压加速器的发展 三．高压加速器的主要类型及应用
加速器物理基础
高压加速器类型及应用
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1.1 什么是高压加速器
加速器物理基础
利用直流高压电场来加速带电粒子的加速器。 一个电荷数为q的粒子，通过电位差V时，如果没有能 量损失，则粒子所增加的动能为 △W=qV，(单位eV) 有时用归一化电位来描述粒子的动能，Vn=W/q 根据上述公式，可知提高粒子的能量有两种方式： 采用多次剥离提高电荷态（提高粒子电荷态） 提高端电压 提高粒子能量另外两种方式 采用多级串列加速(多次加速) 使用后加速增能器(回旋加速器、直线加速器常被用 于此）
(电子玻璃器7)，被剥除若干各 电子而转变为正离子。正离子再 次被同一电场加速。最终增加的 动能为(负离子的稳定电荷为1)
△W=(1+q)V 高压加速器类型及应用
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二级串列加速器
加速器物理基础
高压加速器类型及应用
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三级串列加速器
加速器物理基础
高压加速器类型及应用
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1.3 高压加速器的发展
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速器创造了条件。 1958年美国高压工程公司建成第一台串列静电加速器，被加速
的质子最高能量13.4MeV。60年代中期该公司先后建成了7.5MV 的FN型和10MV的MP型串列静电加速器。
高压加速器类型及应用
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1.4 高压加速器的类型及应用
加速器物理基础
II.60年代后，辐照工业日益得到重视，提高束流强度和功率称为 发展的重要目标。产生了多种高压加速器。
只获得2.4MV正高压和2.7MV负高压。(增大高压电极直径) 同时，赫布(Herb)等开始探索提高电压的另一条途径——改变绝
缘介质。将190kV静电加速器安装在封闭钢筒内，
对钢筒抽真空——电压略有上升

对钢筒充0.4MPa空气绝缘——电压上升到750kV
最终通过提高气压、加入氟利昂、在高压电极外增加中间电极 等措施，1940年将静电加速器电压提高到4.5MV。