Question

什么是粒子加速器

Answer 1

加速器是一种用于加速带电粒子（如电子、质子、重离子等）至高速度的设备，广泛应用于科学研究、医学治疗、工业应用等领域。重离子加速器是专门用来加速比α粒子重的离子（如碳、氧、氖等离子）的加速器，有时也用来加速质子。
重离子加速器的运行原理：
电场和磁场的作用：重离子加速器通过电场和磁场来对带电粒子进行加速。电场的作用是加速粒子，而磁场的作用是引导粒子到正确的轨道并控制它们的速度和方向。
离子源：重离子加速器的起点是离子源，它能够将气态原子中的离子从中抽出来，并使离子带上电荷，变为带电粒子。
加速过程：带电粒子会通过加速器的不同部分进行加速，直到达到所需的能量。加速器系统会通过不同的结构来增强和聚焦电场和磁场，以确保粒子能够按照正确的轨迹前进。
谐振加速方法：重离子直线加速器是直线谐振式加速器的一种，其中粒子的运动和加速电压随时间的变化必须保持一定的谐振加速关系，也称为同步加速方法。
能量提升：在直线谐振式加速器里，粒子的最终能量并不由高频加速电压决定，而是可以通过逐节加长加速器的长度提高它的最终能量。
束流线：加速器还包括束流线，用于将加速后的粒子传输到实验或治疗区域。
技术上的突破和优势：
自主知识产权：中国首台自主研发的医用重离子加速器成功出束，打破了国外技术垄断，实现了国产化。
高疗效和运行稳定：首台国产医用重离子加速器已完成1500余例患者的治疗，疗效显著、运行稳定。
技术创新：国产医用重离子加速器在主加速器的磁聚焦结构和注入方式上实现了技术突破。
成本和价格优势：国产重离子治疗装置的成本只有发达国家的1/3至1/2，在价格上具备明显优势。
维修成本和时效：依托国内完善的加工制造业体系，整套医疗器械的维修成本大大降低，并且维修时效很快。
提高治疗效率及精度：最新获批注册的武汉医用重离子加速器采用调制扫描模式及滑轨CT图像引导系统等，进一步提高治疗效率及精度。
国际领先水平：根据临床数据，使用重离子治疗的患者五年生存率高达64.04%，远超传统放疗的36%。
这些技术突破和优势使得中国的重离子加速器在国际上具有竞争力，并为相关领域的研究和应用提供了强有力的支持。
2015年，医用重离子加速器在甘肃重离子医院成功出束，标志着我国成为全球第四个拥有自主研发重离子治疗系统和临床应用能力的国家。森木磊石积极参与我国加速器装置的建设，不断参与研制了高精度磁铁电源、束线四级铁电源、kicker高压脉冲充电电源等装置。
2015年，医用重离子加速器在甘肃重离子医院成功出束，标志着我国成为全球第四个拥有自主研发重离子治疗系统和临床应用能力的国家。森木磊石积极参与我国加速器装置的建设，不断参与研制了高精度磁铁电源、束线四级铁电源、kicker高压脉冲充电电源等装置。

Answer 2

47.为什么医院有粒子加速器

Answer 3

粒子加速器是利用电场来推动带电粒子使之获得高能量。被加速的粒子置于抽真空的管中，才不会被空气中的分子所撞击。在高能加速器里的粒子使用磁铁(quadrupole
magnet)聚焦成束，粒子才不会因为彼此间产生的排斥力而散开。
　　粒子加速器有两种基本型式，环形加速器和直线加速器。
　　环形加速器：被加速的粒子以一定的能量在一圆形结构里运动，粒子运行的圆形轨道是由磁偶极(dipole
magnet)所控制。和直线加速器(Linac)不一样，环形加速器的结构可以持续地将粒子加速，粒子会重复经过圆形轨道上的同一点。但是粒子的能量会以同步辐射方式发散出去。
　　最早的环形加速器为粒子回旋加速器，一九一二年由劳伦斯(Ernest
O.
Lawrence)所发明。粒子回旋加速器有一对半圆形（D形）的中空盒子，以固定频率变换电场，用以加速带电粒子；以及一组磁偶极提供磁场使运动粒子转弯。带电粒子从盒子的圆心地方开始加速，然后依螺旋状轨迹运动至盒子边缘。
　　粒子回旋加速器有其能量限制，因为特殊相对论效应会使得高速下的粒子质量改变。粒子的核质比与回旋频率间的关系因此改变，许多参数需重新计算。当粒子速度接近光速时，粒子回旋加速器需提供更多的能量才有可能让粒子继续运行，而这时可能已经达到粒子回旋加速器机械上的极限。
　　当电子能量到达约十个百万电子伏特(10
MeV)时，原本的粒子回旋加速器无法对电子再做加速。必须用其他方法，如同步粒子回旋加速器和等时粒子回旋加速器的使用。这些加速器适用于较高的能量，而不用于较低的能量。
　　如果要到达更高的能量，约十亿电子伏特(billion
eV)，必须使用同步加速器。同步加速器将粒子置于环形的真空管中，称为储存环。储存环有许多的磁铁装置用以聚焦粒子以及让粒子在储存环中转弯，用微波(高频)共振腔提供电场将粒子加速。
　　直线加速器：直线加速器称为Linac。
　　带电粒子在直线中加速，运行到加速器的末端。较低能量的加速器例如阴极射线管及X光产生器，使用约数千伏特的直流电压(DC)差的一对电极板。在X光产生器的靶本身是其中一个电极。
　　较高能的直线加速器使用在一直在线排列的电极板组合来提供加速电场。当带电粒子接近其中一个电极板时，电极板上带有相反电性的电荷以吸引带电粒子。当带电粒子通过电极板时，电极板上变成带有相同电性的电荷以排斥推动带电粒子到下一个电极板。所以带电粒子束加速时，必须小心控制每一个板上的交流(AC)电压，让每一个带电粒子束可以持续加速。
　　当粒子接近光速时，电场的转换速率必须变得相当高，须使用微波(高频)共振腔来运作加速电场。