来加速粒子；
另一类是利用带电粒子束团的集体场加速粒子。

新技术：
主要集中于增加对撞机的梯度，快速冷却技术、快加速技术， 激光、等离子体技术，高频微波技术、磁铁技术、电源技术、 真空技术、低温和超导技术、辐射防护技术等。
工业方面：辐射加工、无损检验、离子注入等
农业方面：辐照育种、辐照保鲜、辐照杀虫灭菌等
医疗方面：医用同位素生产、放射治疗、辐照消毒等
国防方面：闪光照相、核实验模拟 环保方面：对燃煤烟气进行脱硫、脱氮处理 核能方面：核废料处理、核燃料生产等
展望

新原理：
一类是利用频段更高的激光代替目前的高频或微波电磁场
“人工加速粒子”
绪论
粒子加速器
• 带电粒子加速器是用人工方法借助于各种不 同形态的电场，将各种不同种类的带电粒子 加速到较高能量的电磁装置。
绪论
加速器的基本原理
• 加速电场的三种形式
绪论
加速器的基本结构
• 加速电场的三种形式
加速器的种类
1932年，世界上第一台直流高压加速器问世 ——高压倍加器
加速器的原理及 应用综述
LOGO
加速器的原理及应用综述
绪论
• 加速器的发展历程 • 加速器的基本结构 • 加速器的基本原理
加速器的种类
• 回旋加速器 • 对撞机
加速器的应用
• 工业应用 • 农业应用 • 医疗应用
展望
绪论
1919年,卢瑟福(E.Rutherford)用天然放射 性元素放射出来的α 射线轰击一片很薄的金箔, 实现了人类科学史上的第一次人工核反应。
加速器的种类
对撞机种类

质子-质子对撞机 国际直线对撞机（ILC） 质子-反质子对撞机 电子-质子对撞机 γ - γ 对撞机 电子直线对撞机 μ - μ 对撞机 大型强子对撞机 相对论性离子对撞机
正负电子对撞机 未来的对撞机
加速器的应用

E.T.Walton J.D.Cockcroft
R.J.van de Graaff
1933年美国科学家凡德格拉夫(R.J.van de Graaff) 发明了使用另一种产生高压方法的高压加速器 ——静电加速器
直流高压型，加速粒子的能量 受高压击穿所限，大致在10MeV。
加速器的种类
奈辛(G.Ising)于1924年，维德罗(E.Wideroe)于1928年分 别发明了用漂移管上加高频电压原理建成的直线加速器，
v qeB fc = = 2 πr 2 πm
交变电场的频率为 f D , 当 f c f D 时，
离子的回旋运动与电场的周期
变化完全同步，谐振加速。
加速器的种类
经典回旋加速器
• 相位移动
m= m0 v2 1- 2 cT↑ C2πm↑ Nhomakorabea= qeBZ
• 极限能量
加速器的种类
谐振加速原理
qeB mv fc = = fD 轨道半径：rc = 2 πm qeB
• 磁场B随半径r增大 磁铁重量： g ∝ rc3 W ——等时性回旋加速器 • 加速电场周期随粒子质量增大 ——稳相加速器
能量受到经济和技术上的限制
加速器的种类
同步加速器
rc • 弱聚焦同步加速器（常梯度同步加速器） = 常数
磁场降落指数： n 1 0 m↑ ↑ v ↑ 维持曲率半径 Bz ( t ) = qerc • 强聚焦同步加速器 不变
受当时高频技术的限制，没有发展起 来二战期间，大功率射频、微波技术迅 速发展，才得以实现。
加速器的种类
回旋加速器
• 1932年,美国实验物理学家劳伦斯 (wrence) 建成了回旋加速器， • 制成了人工放射性同位素，为此获得了1939 年的诺贝尔物理奖。
加速器的种类
经典回旋加速器
离子在磁场B中的回旋频率：
v v↑ n 1 谐振加速 f c↑ t ) =磁场降落指数： ( = 强聚焦原理 L 2πrc 且沿着方位角交替改变符号
加速器的种类
电子加速器

电子感应加速器

电子回旋加速器
电子同步加速器 电子直线加速器

TC = kTr

加速器的种类
对撞机
轰击静止靶 粒子束对撞 （提高有效作用能）
正负电极对撞机示意图