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粒子加速器的发展和

应用简介

中国科学院高能物理研究所

唐靖宇

2013年2月25日1春季课程

什么是粒子加速器？

采用电磁场将带电粒子的动能/速度提到非常高的实验装

置。

可加速的粒子：电子、质子、离子、人造次级粒子等带

电粒子，中子、射线等中性射线可以间接得到或加速。

为什么需要粒子加速器？

作为物质微观研究的探针：原子核物理和粒子物理。

作为物质结构研究探针的产生器：光源和中子源

另外，在工-农-医行业的辐射治疗、杀菌、诊断、探伤、

材料改性等广泛应用领域也需要不同类型的粒子加速器。

2春季课程

粒子加速器在物理学发展中的贡献

•著名华人加速器专家赵午（AlexW.Chao)和其学生研究发

现：1938年后，28%的物理学研究是与加速器相关的，基

于在加速器上的研究平均每2.9年贡献一次Nobel奖。

（有加速器研究和发展本身的，更多的是利用加速器开展核

物理和粒子物理研究时的重大发现。现代科学中，物理学的

分支凝聚态物理和其它学科也依赖加速器提供的光源、中子

源和子源等开展结构和动力学研究。）

3春季课程

粒子加速器的发展简史

早期(1945年以前)

利用天然放射性（Rutherford，1919

年，粒子）进行了第一个原子核实验

后，激起了人们寻找可以人工加速粒

子方法的兴趣。

1932年英国科学家J.D.Cockcroft,

E.T.S.Walton建造了第一台高压倍加器

（700kV）[1951年Noble奖]

[一直到1980年代，该加速器是几乎所有

质子加速器的预注入器。高能所的大院内

作为文物。]

4科大四系Seminar

1931年美国科学家R.J.Vande

Graff建成了第一台静电起电机，

1934年M.A.Tuve建成了第一台静

电加速器(1.5MV)

1931年美国科学家E.O.Lawrence

建成第一台回旋加速器(磁极直径

10cm,80keV)，1932年达到1

MeV(磁极直径27cm)

[1928年挪威科学家R.Wideröe建成

了原理性的直线型谐振加速器，

对Lawrence是个很大启发。

至今绝大多数加速器都是利用高频

电场加速的谐振型加速器]

5科大四系Seminar

1939年回旋加速器能量提高到20

MeV(氘，磁极直径152cm)，同年

Lawrence获得Noble奖。

•1922年美国科学家J.Splepian最

早提出了利用快速变化的磁场感

应的电场来加速电子。1940年

D.Kerst建成了第一台电子回旋加

速器。这类加速器至今在工业界