重离子加速器的工作原理

1. 重离子加速器的工作原理

《科学重器》重离子加速器 _ CCTV纪录

2. 重离子加速器的介绍

重离子加速器是指用来加速比α粒子重的离子加速器，有时也可用来加速质子。通过重离子加速器可以将大量的重离子加速到很高的速度，甚至接近光速，高速的重离子形成重离子束，用于开展重离子物理研究。中国首台自主研发的医用重离子加速器成功出束。这意味着肿瘤患者的重离子放射治疗将不再依赖国外技术设备。

3. 重离子加速器的释义

 在世界上多数新建和改建的重离子加速器是等时性回旋加速器（即扇形聚焦回旋加速器）。其次是串列静电加速器。为了得到较高能量，很多新建的装置采用两台或两台以上加速器串联起来。构成重离子加速器系统，一些是串列静电加速器注入到回旋加速器或直线加速器，另一些是两台回旋加速器串联。为了把束流从注入器传输到主加速器，需要有一个束流输运系统，对注入器引出束流进行适当的形状变换以适合主加速器对束流的要求。此外为减少由于电荷交换而引起的离子损失，对加速器和束流输运系统要求有较高的直空度，一般在1×10-7Torr左右。在输运线上应该有电荷分析装置。 　重离子加速器的结构决定了它的调试和运行是比较复杂的，一般都应配备一个自动控制系统来控制调试和运行，当然，在加速器内和在输运线上的束流诊断设备是必不可少的。 兰州负离子研究装置，亦称兰州重离子加速器，是中国能量最高的大型重离子研究装置。类似的中能重离子加速器现在世界上一共有8台，按建成时间排序HIRFL为第4台，法国、日本和我国都以大型分离扇回旋加速器作为主加速器。20世纪60年代以来，随着重离子加速器的发展，原子核物理开拓了一个蓬勃发展的新领域——重离子物理。在其它学科，如原子物理、材料科学、生命科学、新能源研究、天体物理等领域，重离子束亦显示出日益重要的应用前景并形成了重要的交叉学科。为使我国在这一前沿领域占有一席之地，由国家投资、近物所负责设计建造，于1988年建成了兰州重离子加速器（HIRFL），其主要技术指标达到当时国际先进水平，1991年获中科院科技进步特等奖，1992年获国家科技进步一等奖。　 　1991年成立兰州重离子加速器国家实验室，它的定位是，以重离子物理基础和应用研究为主，相应发展粒子加速器和实验技术，向国内外开放的综合性科研基地。 　20世纪90年代，在HIRFL上先后建成了具有国际先进水平的放射性束流线(RIBLL)和14.5GHz高电荷态ECR离子源，均获得中科院科技进步一等奖，为我国开展放射性束物理和高离化态原子物理这些国际前沿领域的研究创造了先进的实验条件。　 　兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)——是国家“九五”最大的科学工程。 　兰州重离子加速器国家实验室已经发展成为在国际上享有较高知名度的重离子物理研究中心之一。

4. 重离子加速器的中国首台自主研发的医用重离子加速器

中国首台自主研发的医用重离子加速器成功出束。这意味着肿瘤患者的重离子放射治疗将不再依赖国外技术设备。 这台医用重离子加速器位于甘肃省武威市，2012年5月开始研制。目前已实现每核子400兆电子伏的碳离子束加速及非线性共振慢引出，达到了设计指标。设备可用于肿瘤患者的重离子放射治疗，尤其是疑难、不宜手术、使用其他治疗手段易复发的肿瘤类型。此前，国内只有上海复旦大学肿瘤医院拥有一套全引进的医用重离子加速器设备。自主研发尚属首例。中科院近物所相关研究人员表示，这台重离子加速器是该所近60年科研经验积累传承的成果。重离子加速器成功出束后，就可以申请国家食品药品监督管理总局检测，检测达标后开展临床试验，试验指标达标就能正式对外启用接受肿瘤患者的治疗。据了解，在肿瘤治疗方面，重离子的能量沉积、精准度等优于已投用多年，技术相对成熟的质子，有明显的物理学和生物学优势。

5. 等离子加速器是什么

等离子体加速器
 
 
 

    粒子加速器常被物理学家们用来探究关于宇宙的最根本的问题。带电粒子在这些庞然大物中被加速至接近光速后互相撞击，这种情况和宇宙诞生时的大爆炸相类似。物理学家们希望能够通过分析这些撞击后产生的碎片，来解释为什么这些性质全然不同的力和粒子能够被一个统一的理论所联系和描绘。但随着谜底的逐步揭开，他们对于加速器的能量要求也越来越高。最近一期《科学美国人》介绍了这方面的最新进展。

    目前世界上能量最高的加速器即将诞生于欧洲粒子物理研究所(CERN)在法国和瑞士交界处的一个实验室中。这将是一个直径达8600米的大型强子对撞机。2007年这台高能粒子加速器问世后，它将通过两根高达七万亿伏特电压的质子束的碰撞，向人们揭示粒子是如何获得质量的。

6. 兰州重离子加速器的作用

兰州重离子加速器在交叉学科研究方面也发挥了巨大作用。依托该装置开展了重离子治疗肿瘤的基础研究和关键技术攻关，先后建成浅层和深层治疗肿瘤终端，临床试验治疗肿瘤研究取得了显著疗效，使中国成为继美国、德国、日本之后，世界上第四个实现重离子治疗肿瘤的国家；建成了单粒子效应地面模拟实验平台，为卫星和飞船上的航天半导体器件抗辐射性能及其加固提供了关键的测试平台，为航天器的安全运行提供了重要的技术保证；发展了重离子辐照技术，研制成功多种新型材料；利用重离子诱变技术培育出春小麦、甜高粱、当归、瓜果、花卉等作物的优良新品种，微生物新菌种和新药，取得了显著的社会经济效益。