财讯：走近粒子加速器

粒子加速器
靠近王鹏飞孔德泰

黑洞首次照片的发表，引起了全世界的极大关注。 “什么是黑洞？ 黑洞里有什么？？ 我们能做体工黑洞吗？ ”。 对于前两个问题，目前科研行业存在着很多争论。 但是，关于“制造”人工黑洞的问题，也许通过一个科学装置，我们可以在实验室里实现它。 这个科学装置是粒子加速器。

粒子加速器的全名是“带电粒子加速器”，是在高真空环境中通过磁场力控制带电粒子、电场力加速实现高能量的特殊电磁、高真空装置，即使是为人类提供各种能量的粒子束和放射线，

根据加速粒子的种类，粒子加速器可分为电子加速器、质子和重离子加速器及微粒子，如粉末、灰尘等加速器(也称为微粒子团加速器)。 根据加速粒子能量的高低，粒子加速器可以分为低能加速器、中能加速器、高能加速器及超高能加速器。 根据加速粒子的运动轨道形状，粒子加速器可以分为直线加速器、回旋加速器、环状加速器。

世界闻名的欧洲大型强子对撞机lhc是超高能、环状粒子加速器，可以使质子加速到极其接近光速的超高能状态。 在lhc中，极接近光速的两个质子“碰撞”后，有机会制造微小的人工黑洞。 因此，lhc被称为潜在的“黑洞加工工厂”。 另外，科学家在年使用lhc发现了“上帝粒子”希格斯粒子，追加了粒子物理学“标准模型”的最后一块板，极大地推动了物理学的进步。

实际上，作为重要安全的核技术应用装置，除了“制造”黑洞外，粒子加速器还广泛应用于工业、农业、医学、环境保护、科学研究等多个行业。

在工业界，粒子加速器已经成为推进新材料、新技术、新技术、新设备开发和应用的重要工具和手段。 例如，由电子加速器开发的放射线交联、放射线聚合、放射线接枝等放射线加工技术可以改性高分子材料，显着提高材料的很多性能。 基于电子加速器能产生γ射线、x射线的原理，科研人员开发了工业ct等无损检测装置，它们在明确材料、设备、产品的材质、结构、内部缺陷和损伤中应用突出。 另外，利用重离子加速器的离子掺杂技术是半导体工业中实现离子正确注入、材料导电性变化、半导体芯片制造的重要技术。 另外，根据粒子加速器原理制造的阴极射线管、阴极射线管是电子显示器的核心部件。 基于电子加速器的放射线固化技术广泛应用于涂层、油墨、胶粘剂固化、电子器件制造。 基于粒子加速器开发的中子检测器技术对石油、天然气、水资源的测量不可或缺。

在医学行业，粒子加速器是癌症和肿瘤治疗中重要而核心的医疗设备。 医疗用直线加速器也称为x刀或光子刀，由高能电子和大功率微波电场的相互作用引出的能量电子可以打击重金属靶，然后利用产生的x射线照射病灶，杀死肿瘤细胞。 基于医疗用质子加速器的质子治疗技术是利用加速器形成的高能粒子束对病灶进行精确照射的放射线治疗技术，利用质子入射时形成的特殊“布拉格峰”，杀死肿瘤细胞，不损伤正常细胞。 另外，医疗用重离子加速器重离子治疗技术也是肿瘤治疗的先进技术，可以与质子治疗技术相媲美，在空之间得到广泛应用。

在环境保护行业中，粒子加速器代表着三废解决技术的重要快速发展方向。 利用电子加速器照射电子束的废水解决技术是以利用高能电子束流放射污水、分解或分解水中的污染物、使有害微生物变性等，对废水进行消毒净化为目的的污水解决技术。 同样，利用电子加速器的电子束照射法脱硫脱硝技术被广泛应用于烟道气体脱硫脱硝、净化空气体等行业。

除此之外，在农业行业，粒子加速器已经广泛应用于辐射育种、农产品加工和害虫防治等行业，极大地改变了以前传入的农业面貌，创造了巨大的经济效益和社会效益。 在科研行业中，粒子加速器是研究粒子和原子核的重要工具。

现在世界上运行的粒子加速器达到了数万台，它们在各行业、各行业发挥着重要的作用。 将来，随着新型加速器技术的研究开发和宣传，粒子加速器将更广泛、更深入地应用于工业、农业、医疗、环境保护等行业，进一步促进中国经济社会的迅速发展，给人类的生活生产带来越来越大的便利。

(作者单位:中国核科技新闻经济研究院)