[拼音]：dianzi ganying jiasuqi

[外文]：betatron

利用交变磁场感生的涡旋电场（又称感生电场）加速电子的装置。

早在1932年J.斯莱皮恩就提出利用感应电场加速电子的想法，接着也有不少人进行了这方面的研究，但他们都没有成功，直到1940年D.W.克斯特解决了电子轨道的稳定问题以后，才建成了第一台电子感应加速器，把电子加速到2.3MeV。随后这种加速器发展得很快，1942年建成了20MeV的电子感应加速器，1945年建成了100MeV的电子感应加速器。

在电子感应加速器的示意图中，磁轭和磁极均用硅钢片制成。在上下圆形磁极间的气隙中放置用优质玻璃或陶瓷材料做成的环形真空盒。在真空盒内，需要保持-6Torr的真空度。当电磁铁绕组通以交变电流，产生交变磁场时，在真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内也就产生感应涡旋电场。因磁场分布是轴对称的，所以感应电场的电力线是闭合的同心圆族，其中一条同真空盒轴线相一致。如果用电子枪沿电力线方向将电子注入到真空盒内，那么这些电子将在涡旋电场作用下得到加速。

理论证明，要使电子在不断增长的磁场中沿着一个半径不变的圆形轨道加速运动，必须保持该轨道所包围的面积内的平均磁感应强度为轨道上的磁感应强度Bo(t)的二倍，即

=2Bo(t)，

这一条件称做电子感应加速器条件，或“2比1条件”。满足这一条件的圆形轨道称为平衡轨道，真空盒的轴线设计得同平衡轨道相重合。

理论还证明，如果在平衡轨道附近的磁场分布满足

则这一平衡轨道是稳定的。式中n是常数，通常称为磁场降落指数，或场指数；ro是平衡轨道的曲率半径；B(r)是轨道曲率半径为r处的磁感应强度，这就是说围绕该平衡轨道存在着轴向和径向的聚焦力。由于这一聚焦力的作用，偏离平衡轨道的电子会被拉回平衡轨道，并围绕平衡轨道作振荡运动。其振幅随着电子能量的增加而减少。这种振荡运动通常叫做电子感应加速器振荡或者叫自由振荡。

在磁场由弱变强的增长过程中，电子在真空盒里可回转几兆圈，被加速而获得几兆电子伏甚至上百兆电子伏的能量。磁场增长到较大值后下降，由强变弱恢复到初始值；这时间内它所产生的涡旋电场方向同电子运动方向相反。因此，应当在电场改变方向之前就把电子引出来；或使高能电子打在钨、铂等金属靶上，通过轫致辐射产生γ射线。可见，电子感应加速器的射线输出是脉冲式的，每秒钟的脉冲数就等于交变磁场的频率。

电子感应加速器的能量上限，取决于电子沿圆形轨道运动时受到较大的向心加速作用而产生的能量辐射损失。这种辐射损失，是随电子能量的四次方迅速增长的。只有采取特殊措施来补偿这一能量损失，才能维持电子的轨道半径不变，使电子能量进一步提高。不过，在电子感应加速器中补偿起来比较困难，所以用感应加速器方法很难把电子加速到很高能量，到目前为止，这种加速器所达到的较高能量是315MeV。

另一方面，由于电子的能量正比于 Bo·ro值，而Bo值受一定条件的限制，所以要继续提高能量便需要更大的电磁铁以加大Ro值，致使造价随能量的2～3次方增加。因此，需要很高能量的电子束时，一般选用电子同步加速器或电子直线加速器。

当能量在数十兆电子伏以下时，电子感应加速器具有容易制造、便于调整使用，价格较便宜等优点。所以在国民经济的各方面被广泛采用。主要用于工业γ射线探伤和射线治疗癌症（利用电子或γ射线）等方面。世界上已有一百多台这种加速器在工作着，其中大多数的能量都在 20～30MeV以下。我国生产的工业探伤和医用电子感应加速器的能量为25MeV。

电子感应加速器也可以用来进行低能光核反应的研究，并可作活化分析及其他方面的辐射源。

电子感应加速器的电子流强度比较小，平均电子流一般不超过微安数量级；γ射线强度也比较弱，一般离靶1m处约50～100R/min。

近年来发展的轻便的电子直线加速器的射线强度比较大，有后来居上的趋势。

参考书目

徐建铭编著：《加速器原理》，修订版，科学出版社，北京，1981。

M. S. Livingston and J. P. Blewett， particleAccelerators，McGraw-Hill， New York，1962.

熊谷宽夫等著：《加速器》，共立出版，东京，1975。

严正声明：本文由历史百科网注册或游客用户严奕雯自行上传发布关于» 电子感应加速器的内容，本站只提供存储，展示，不对用户发布信息内容的原创度和真实性等负责。请读者自行斟酌。同时如内容侵犯您的版权或其他权益，请留言并加以说明。站长审查之后若情况属实会及时为您删除。同时遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，尊重和保护作者的劳动成果，转载请标明出处链接和本声明内容：作者：严奕雯；本文链接：https://www.freedefine.cn/wenzhan/131409.html