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新型加速器的发展与展望作者：付振峰郝超杰来源：《卷宗》2017年第22期摘要：1919年，卢瑟福用天然放射源实现了历史上第一个人工核反应。
随后，加速器的研究成为科学界的一大热门研究课题，其研究与发展从未停止。
从 20世纪 30年代以来，加速器研究不断向更高能量和更好性能的方向发展。
随着研究的不断深入，粒子加速器一步一步从低能发展到高能，从弱聚焦发展到强聚焦，从静止靶发展到粒子束对撞。
高能量和高亮度是用于高能物理研究的加速器发展的两大前沿课题。
作为多学科研究的基础平台，散裂中子源、同步辐射光源和自由电子激光等基于加速器的大科学装置也在蓬勃发展，各种低能加速器广泛地应用于国民经济的各个领域，新原理、新方法、新技术层出不穷。
在文章中将主要介绍新型加速器的现状和未来发展趋势。
关键词：粒子加速器；创新；发展趋势1 加速器的历史在二十世纪物理学的舞台上，粒子加速器扮演了重要角色。
在粒子加速器问世之前，人们用于研究原子和内部结构的方法主要分为两种，一种是利用天然放射性发出的射线，另一种则是利用来自宇宙空间的高能宇宙射线。
但是，天然放射性有着它致命的缺点：放射线粒子流的强度太低（α粒子的能量一般为4-9MeV），能量也达不到需求，导致产生核反应的几率非常小；而第二种方法得到的粒子流的能量虽然比较高（可高达1021eV），但是它的强度太弱，仅适用于做一些定性的研究，无法作定量的研究。
随着科学的发展，粒子加速器作为一种利用电场和磁场将带电粒子加速到较高能量的实验装置，在上世纪三十年代初应运而生。
2 粒子加速器现状2.1 国际现状国际上著名的加速器有欧洲质子同步加速器（Proton Synchrotron）、欧洲超级质子同步加速器（Super Proton Synchrotron，简写SPS）、欧洲反质子积累器（Antiproton Accumulator，简写AA）、欧洲低能反质子环（LEAR）、欧洲大型正负电子对撞机（Large Electron Positron Collider，简写LEP）、欧洲大型强子对撞机（Large Hadron Collider，简写LHC，是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，属于质子加速器）等。
加速器发展历史•1919年英国科学家卢瑟福(E.Rutherford)用天然放射源中能量为几个MeV、速度为2×109厘米/秒的高速α粒子束（即氦核），轰击厚度仅为0.0004厘米的金属箔的“靶”，实现了人类科学史上第一次人工核反应。
利用靶后放置的硫化锌荧光屏测得了粒子散射的分布，发现原子核本身有结构。
•静电加速器（1928年）、回旋加速器（1929年）、倍压加速器（1932年）等不同设想几乎在同一时期提了出来，并先后建成了一批加速装置。
•1932年美国科学家柯克罗夫特和爱尔兰科学家沃尔顿建造成世界上第一台直流加速器——命名为柯克罗夫特-沃尔顿直流高压加速器，以能量为0.4MeV的质子束轰击锂靶，得到α粒子和氦的核反应实验。
这是历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应，因此获得了1951年的诺贝尔物理奖。
•1933年美国科学家凡德格拉夫发明了使用另一种产生高压方法的高压加速器——命名为凡德格拉夫静电加速器。
•奈辛于1924年，维德罗于1928年分别发明了用漂移管上加高频电压原理建成的直线加速器，由于受当时高频技术的限制，这种加速器只能将钾离子加速到50keV。
但在此原理的启发下，美国实验物理学家劳伦斯(wrence)1932年建成了回旋加速器，并用它产生了人工放射性同位素，为此获得了1939年的诺贝尔物理奖。
这是加速器发展史上获此殊荣的第一人。
•1945年，前苏联科学家维克斯列尔和美国科学家麦克米伦各自独立发现了自动稳相原理，英国科学家阿里芳特也曾建议建造基于此原理的加速器——稳相加速器。
自动稳相原理的发现是加速器发展史上的一次重大革命，它导致一系列能突破回旋加速器能量限制的新型加速器产生：同步回旋加速器（高频加速电场的频率随倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回旋频率与加速电场同步）、现代的质子直线加速器、同步加速器（使用磁场强度随粒子能量提高而增加的环形磁铁来维持粒子运动的环形轨迹，但维持加速场的高频频率不变）等。
网一网游加速器网游加速器诞生原因2002年5月，原中国电信集团按南北地域分家，新的中国电信和网通集团随即成立，在这两家集团正式挂牌的同时，互联网的骨干网也被一分为二了，北方由网通集团管理、南方由中国电信管理。
此后，中国的网民们开始发现，有些经常访问的网站速度就一下慢了下来，有时候还有访问不上去的情况出现。
虽然信息产业部已经在做实施互联互通的计划，但几年下来，南北网速差异却依然存在。
电信分家后，解决南北问题响应速度最快的当然是那些大型门户网站，其使用的技术普遍是网页缓存，通过使用SQUID软件在新成立的电信和网通公司分别架设服务器，通过缓存技术来解决南北问题，这也便是后来被普遍接受的CDN技术，然而CDN技术只能局限于部分网站进行应用，并不能完全的解决国内大范围的网络瓶颈的问题，后来出现的双线机房也是如此。
然而聪明的中国IT人却发现，与其使用双线机房来给网站进行网络瓶颈的解决倒不如直接在用户方面解决这个问题。
于是先期经营双线IDC机房的公司便开始着手于互联互通网络加速软件的研发，网络加速软件也在此迈开了极其重要的一步。
网游加速器历程互联网软件在2006年出现互联互通软件，网一科技、513、任意门等网络加速软件，给整个互联网产业起到了一定的推动作用，在2007年，数家网络加速器软件厂商加入到网络加速器的阵营，2008年,在加速器的市场里增加了几款相对有影响力的公司，不过真正被网名公认较好的为513，网一科技,而2009年最新推出了一款专门为游戏而开发的网游加速器-加速啦!，正式在2009年推出,各家公司都为玩家着想，希望更好的服务能提供给更多的玩家，我们还可以多了解下加速器! 对加速器的原理会有帮助的!网游加速器软件原理玩家的网游数据直接转入网一科技搭建的专属传输网络中，这个专属传输网络是经优化、只传输网游数据、没有其他应用数据干扰，从而在用户和网游服务器之间建立起了“绿色通道”，保障了网游数据传输的优先性与稳定性，从而彻底解决玩家网游延时高、登录难、易掉线等问题。
加速器科学技术的新发展和应用在当今科技发展迅猛的时代，加速器作为一种重要的科技装备受到了越来越多的关注。
其应用范围广泛，可以用于核物理、生物医学、环境监测等领域。
而随着加速器技术的不断创新和发展，其应用端也在不断扩大，为各个领域的发展作出了不可替代的贡献。
一、加速器技术的创新与突破加速器技术的创新是怎样实现的？作为目前最常用的加速器装置，环形对撞机的升级改造无疑是一个重要的突破。
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机是世界上最大、最强的加速器之一，为过去20多年物理学的重大进展提供了不可或缺的支持。
而针对新领域的研究需求，物理学家已经开始考虑如何增加对撞机的能力，以便在未来的实验中获得更多更深入的新信息。
二、加速器技术的应用早在1950年，世界上第一台同步加速器就在美国布鲁克海文国家实验室投入使用。
这一重要的里程碑事件标志着加速器技术时代的开始。
如今，加速器已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从基础物理学研究到医疗保健，从环境保护到国家安全，不同领域的需求不断推进着加速器技术的创新发展。
下面简单介绍几个加速器技术的最新进展及其应用。
1.蛋白质晶体logr喜欢什么女人核磁共振成像技术受到了广泛的青睐。
核磁共振成像技术可以检测人体内部的各种微观结构，如脑部、心脏等，对于医学方面的研究和治疗都有着非常深远的意义。
2. 环保领域加速器也被广泛应用于环保监测。
超导加速器还可以应用于核废料的研究和处理。
研究显示，使用经加速器激发的酸化钾活化固体材料，可消除石油吸附在沙子或岩石上的污染物。
3. 粒子物理学在粒子物理学领域，大型强子对撞机（LHC）是当前加速器技术中最先进的装置，其最大输出能力约为14兆电子伏特。
科学家们通过大量实验数据与复杂模型的对比和验证，成功探测出了一些基本粒子的存在，例如希格斯玻色子等。
三、加速器技术面临的挑战当今的加速器技术还面临着一些挑战。
例如，如何提高加速器的能力和稳定性，以及如何降低成本和使用的复杂度等都是需要解决的问题。
加速器发展历程——放疗技术的发展历程一、从国际上1)1895年：伦琴发现了X 线。
2)1896年：用X 线治疗了第1 例晚期乳腺癌；3)1896年：居里夫妇发现了镭；4)1913年：研制成功了X线管，可控制射线的质和量；5)1922年：生产了深部X线机；6)1923年：首次在治疗计划中应用等剂量线分布图；7)1934年：应用常规分割照射, 沿用至今；8)1951年：制造了钴60远距离治疗机和加速器，开创了高能X线治疗深部恶性肿瘤的新时代；9)1953年：第一台行波电子直线加速器在英国使用；10)1957年：在美国安装了世界上第一台直线加速器，标志着放射治疗形成了完全独立的学科；11)1959年：Takahashi 教授提出了三维适形概念；12)20 世纪50 年代：开始应用高能射线大面积照射霍奇金淋巴瘤, 使其成为可治愈的疾病；13)20世纪70 年代：随着计算机的应用和CT、MRI 的出现, 制造出三维治疗计划系统和多叶光栅，实现了三维适形放疗，放射治疗学进入了从二维到三维治疗的崭新时代；14)20世纪80 年代：出现了多叶光栅（即多叶准直器），可调节X 射线的强度，开创了调强放射治疗( IMRT)；15)最近十年，广泛开展了立体定向放射外科（SRS）、三维适形放疗(3-dimentional conformal radio- therapy, 3D-CRT) 、调强适形放疗( intensity modulated radiotherapy, IMRT) 和图象引导放疗( image-guided radiotherapy, IGRT) 等新技术。
二、在我国：1)20世纪30年代初：当时只有北京协和医院和上海中比镭锭医院可进行放射治疗，北京协和医院只有120kV和200kV的X射线治疗机各一台；2)20世纪40年代：北京大学医学院组建了放疗科；3)1958年：成立中国医学科学院肿瘤医院；4)1968年：引进第一台医用电子感应加速器；5)1974年：在当时的北京市委领导下，由四十多个单位组成的科技攻关会战组开始了国产医用电子直线加速器（行波型）的研制工作；6)1975年：引进第一台医用电子直线加速器；7)1977年：首台国产医用电子直线加速器投入临床试用；8)1986年：中国成立了中华医学会放射肿瘤学会；9)1989年：国产医用电子直线加速器已累计安装投入使用达到15台左右；10)2010年：国产首台高能医用电子直线加速器开始研发。
加速器技术发展及其在核物理学中的应用加速器技术是当今物理学领域中最重要的技术之一。
它可以为研究人员提供一种探索宏观世界和微观世界的有效工具。
加速器技术是一种能加速粒子使其达到极高速度和能量的技术，利用高速粒子撞击物体并观察其变化，可以获得许多未知的知识。
在核物理学领域，加速器技术发挥了重要作用，让我们一起来探索它的发展与应用。
加速器技术的发展历程加速器技术可以追溯到20世纪早期，当时研究人员通过使用静电场及磁场构建了粒子加速器，使得带电粒子在电场和磁场力的共同作用下，获得了高速度。
20世纪40年代中期，研究人员发明了质子加速器。
在80年代，欧洲核子研究中心和费米实验室相继建成，开始使用强磁铁和超导技术进行高能粒子加速和碰撞实验。
随着技术的不断革新，现代加速器已经达到巨型加速器的规模，可以产生更高的能量和更高的粒子数。
加速器的分类加速器可以按其成型方式分为直线加速器、循环加速器和电子直线加速器。
其中，直线加速器是通过线性加速结构，加速粒子到高能，离开直线后与目标进行碰撞。
循环加速器则是一个环形环，带电粒子在其中运动加速，以便在其上进行多个循环加速而使粒子能量逐步提高。
电子直线加速器则是一种将电子加速到高度能量的加速器，电子直线加速器有一个非常普遍的应用领域，即在防腐涂层生产中。
加速器的应用领域在核物理学领域，加速器技术可以为粒子的研究提供很多便利。
例如，科学家们可以通过加速器发现一些新颖的物理现象，如弱相互作用和强相互作用等。
加速器技术还可以用于生成实验物质以及研究核反应，同时还可以研究原子、分子和晶体等领域的问题。
此外，在医学领域，加速器可以用于治疗癌症和产生检查诊断所需的医用放射性同位素。
结语近年来，加速器技术的发展速度非常快。
科学家们已经在加速器技术方面取得了许多突破，更高的能量和更高的粒子数让人们能够做更多的研究和实践。
因此，随着加速器技术在各个领域的深入应用，相信在未来会产生更多的惊奇。
产业加速器发展趋势产业加速器发展趋势引言产业加速器（Industrial Accelerator）是一种在创新生态系统中推动产业转型升级的机构或平台。
它通过提供资金、资源、导师和市场渠道等支持，帮助初创企业快速成长并实现商业化。
在过去几年里，产业加速器日益成为创新创业的重要力量，为各类创新企业提供了宝贵的支持和推动。
本文将分析当前产业加速器的发展趋势，包括区域发展差异、专业化加速器的崛起、混合式加速器的模式创新、对外合作与国际化发展等方面。
希望通过对这些趋势的分析，对产业加速器的未来发展进行展望。
一、区域发展差异不同区域在创新创业生态系统的发展程度上存在较大差异。
一方面，一些地区以硬件制造、传统产业等为主导，对创新创业的支持相对较弱；另一方面，一些发达地区如硅谷、伦敦、柏林等则已经形成了完善的创新创业生态系统。
因此，产业加速器在不同地区的发展也有所不同。
1. 发达地区的加速器更加专业化在发达地区，产业加速器日益趋向于专业化，即更加关注某个特定领域或产业。
以硅谷为例，这里孵化了众多知名的科技初创企业，因此一些加速器选择专注于某一领域，如人工智能、生物技术等。
这种专业化的加速器能够提供更加深入、专业的支持和导师资源，帮助初创企业更好地突破技术壁垒、进入市场。
2. 发展中国家的加速器注重普惠性在一些发展中国家，由于创新和创业生态系统较为不完善，因此产业加速器更加注重普惠性，即帮助更多的初创企业获得支持和机会。
这些加速器通常提供更为灵活的支持方式，如创业培训、短期加速计划等，帮助初创企业提升能力、拓宽视野，同时也为投资人和企业提供更多选择。
二、专业化加速器的崛起随着创新创业的不断发展，各个领域的专业化加速器正逐渐崛起。
这些专业化加速器往往具备领域专长和资源储备，能够为创业者提供更加个性化的支持。
1. 行业加速器：产业升级的重要力量行业加速器是指那些专注于某个特定行业的加速器，如金融科技、健康医疗、节能环保等。
电子辐照加速器装置是辐射加工产业的基础设备之一，全世界辐射加工产业每年以10%左右的速度增长，必然会推动电子辐照加速器装置不断创新和发展。
在市场驱动下，近些年电子加速器装置的成果显著：一批适应市场需求的加速器新产品投入运行；一批研发中的项目取得重大成果。
1.1国外加速器发展呈现如下几个特点：（1）加速器装置在量上大幅度增加的同时，产品质量在不断提高，结构紧凑，易操作，维修方便，长期运行稳定和可靠性；智能化水平等有明显提高。
（2）产品在专门化、系列化、规模化水平上了一个新台阶。
地那米型加速器从低能到高能的完整系列，电子帘加速器从80—300kV完整系列，以及手电筒式50kV加速器和专门用于油墨、涂料、层压粘合剂辐射固化的小型Light BeamTM 和EzcureTM电子帘加速器，就是例证。
(3) 加速器的控制系统已发展到计算机智能控制、远程诊断、电器插件更换自动调整、信息采集和储存等，自动化水平很高。
1.2 向低能段和高能段延伸，一批新产品已进入市场（1）变压器型电子辐照加速器的低能段300kV以下至100kV、60—100mA 的屏蔽和自屏蔽式电子辐照加速器研制成功，并已进入市场。
（2）地那米电子辐照加速器系列产品的低能段500kV以下至300kV、60-100mA的屏蔽和自屏蔽电子辐照加速器研制成功，并已进入市场。
（3）10MeV、500-700kW 梅花瓣型电子辐照加速器基本研发成功。
1.3 一批新型电子辐照加速器研发成功（1）日本Shiga光子生产实验室研制成功MIRRORCLE-6X加速器。
它的储存环直径仅60cm，使用新型电子注入技术，获得的X射线能量达几MeV，价格250万美元。
（2）法国帕莱索技术研究所研发成功桌面型电子加速器。
通常这种加速器有几个房间那么大，该所研发成功的加速器如同一张餐桌大小。
它除了体积小之外，另一个特点是电子束流能量比较容易控制。
研发桌面型电子加速器有很大难度，尽管向等离子注入激光束可以制造强大的电场，使电子束流在相对短的长度内加速到高能，但要控制电子束流能量却很难。
目录1.加速器发展和历史背景的简介 (2)1.1加速器发展概况 (2)1.2加速器产生的历史背景及其在近代物理学中的作用 (2)2.加速器装置简介 (5)2.1加速器装置 (5)2.2加速器的基本构成 (6)2.2.1什么叫加速器？ (6)2.2.2 加速粒子的基本方法 (7)2.3 加速器具体构成 (8)3 加速器的应用 (9)3.1 具体应用 (10)3.1.1 核类 (10)3.1.2 非核类 (10)3.2 实例应用:电子感应加速器 (11)3.2.1 基本原理 (12)3.2.1 实验装置及原理 (13)3.2.3 对直流电激励电磁铁 (14)3.2.3 对交流电激励电磁铁 (14)4 参考文献 (14)5 学习心得体会 (14)1.加速器发展和历史背景的简介1.1加速器发展概况带电粒子加速器的发展及其原理，来源于基本物理现象理论与试验的进步。
而粒子加速器试验研究仅起步于上世纪，它依赖于对电磁现象基本物理的理解，这一部分主要是在十九世纪期间和二十世纪初在理论和试验两方面探索所进行的。
在此引言中，我们将简洁地回顾导致粒子加速器发展、应用的历史，并引入基本定义和支配粒子束流动力学的公式。
1.2加速器产生的历史背景及其在近代物理学中的作用粒子加速器的历史与发展，与荷电现象的理解和发现有关，也与灯炮中一些单个粒子所具有的特殊性质携带的电荷密切相关。
据说，诞生于公元前625 年的希腊哲学家和数学家泰利斯(Thales of Miles)，首先观察到对琥珀的静电力。
用于琥珀的希腊字是electron 或ηλεκτρον，并且成为区分电现象与相关科学的起源。
二千多年来此现象观察除了好奇心没有其它更多的。
然而，十九世纪以来有关的电现象在科学界内变得十分时髦了，并且发展成为与现代科学文化紧密结合有影响力的一门技术。
到电荷载体能够被绝缘又经历了二百年的时间。
许多系统试验得以进行，理论被发展，以从数学上表述被观察到的现象。
加速器技术的发展与应用前途随着科技的飞速发展，越来越多的革新性技术不断涌现，比如加速器技术。
加速器作为一项非常重要的物理技术，不仅可以帮助人们更好地理解宇宙和物质，还有广泛的应用场景，如医学、能源等领域。
本文将探讨加速器技术的发展与应用前途。
一、现阶段加速器技术的发展1. 传统的加速器加速器技术最早可以追溯到20世纪初，那时候用的是电场，这种加速器叫做带电粒子加速器。
通过对极板施加电场，把带电粒子加速，加速器可以制造出具有越来越高动能的粒子束。
而传统的带电粒子加速器又可分为线性加速器和环形加速器两类。
线性加速器是将一组加速结构依次连在一起，加速结构一般呈髓鞘结构，中间放置一个中心引线。
这种结构可以实现比较高的加速精度，但是加速度低，可以用来研究低动能的粒子。
环形加速器是将加速器环绕成环形，比如最有名的欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)。
这种结构用来加速高能的粒子，加速效率高，但是精度相对较低。
2. 全新的加速器技术如今，全新的加速器技术已经在研发和应用中。
基于激光的加速器技术被认为是极有潜力的下一代加速器技术，因为它可以实现比传统技术更高的加速度。
激光加速器可以把激光脉冲通过加热离子束而产生脉冲电场，这个脉冲电场可以加速带电粒子，从而达到高能粒子的加速。
二、加速器技术的应用前景1.医学领域加速器技术在医学领域中有广泛的应用，其中最重要的就是放射治疗。
放射治疗广泛应用于临床，在癌症治疗中有着非常重要的作用。
通过高能粒子的辐射，可以杀死癌症细胞，而不会影响到正常细胞。
与传统的深层放射治疗相比，加速器的放射治疗更精准、更高效、更有效。
2. 能源领域加速器技术在核聚变的发展中也非常重要。
通过加速器产生的高能电子束或者光脉冲，可以用来激发核反应。
这种方式可以让我们从核聚变中的释放更多的能量，从而实现更高效的、更可靠的能源解决方案。
而利用加速器技术，我们也可以实现更多其他的能源技术，包括太阳能电池、光伏能源等。
回望我国粒子加速器事业，无论是新型电子直线加速器，还是北京正负电子对撞机、自由电子激光装置，以及世界上第一台简易结构加速器样机，每一项成果都离不开我国加速器物理学开拓者和奠基人谢家麟。
无米成炊——研制首台粒子加速器1951年夏天，谢家麟取得斯坦福大学博士学位，满怀着报国情怀，踏上了回国之路。
然而，在到达檀香山时，连同谢家麟在内的几十名留学生被美国移民局和联邦调查局官员扣留，他们向每一位中国学生出示了一份信件，内容是根据美国1918年一项立法，有权禁止交战国学习科技专业的学生离境，违者将被惩办。
身处异国他乡，这群留学生的抗议和愤怒并不管用。
眼见归国无望，谢家麟将满腔愤慨写成短诗：峭壁夹江一怒流，小舟浮水似奔牛。
黄河横渡混相似，故国山河入梦游。
滞留美国的谢家麟先在俄勒岗州立大学支教一年，后又前往斯坦福大学微波与高能物理实验室担任助教。
半年后，他受学校委派，来到了芝加哥一家医学中心，开始独立负责研究世界上能量最高的医用加速器。
1955年初，世界上第一台以高能电子束治疗癌症的装置诞生，开拓了高能电子束治癌的全新领域。
消息一/本刊记者 高凡婷——记我国粒子加速器事业奠基人谢家麟峭壁夹江一怒流经传出，瞬时轰动芝加哥物理学界。
就在这时，谢家麟接到了美国移民局的来信，信中要求他在做美国永久居民和限时离境回到中国中作出选择。
谢家麟果断选择了回国。
然而经历了多年战争的祖国还处在一穷二白的地步，许多科研领域还是一片空白，这对于一心想开展高能物理研究的谢家麟来说，无疑是困难重重。
由于受到国际管控，研究所需的尖端器材无法购入，国内器材又难以达到设备研究要求，谢家麟选择向苏联专家求助，但苏联专家以国防机密为由拒绝了他。
谢家麟就在这样一个无米成炊的条件下，开始了在电子直线加速器领域的艰难探索。
他和小组成员从零开始，建造微波实验室、调制器实验室，自行研制各种元件。
1964年，我国第一台高能量电子直线加速器建成。
设备的成功建成让中国跨越式地赶上国际先进水平。
粒子加速器概述粒子加速器（Particle accelerator）是利用电场来推动带电粒子使之获得高能量。
日常生活中常见的粒子加速器有用于电视的阴极射线管及X光管等设施。
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而溃散。
在高能加速器里的粒子使用四极磁铁（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。
目录概述 (1)1粒子加速器 - 简介 (2)2粒子加速器 - 工作原理 (2)3粒子加速器 - 历史 (3)4粒子加速器 - 发展 (4)5粒子加速器 - 分类 (5)5.1作用原理分 (5)5.2粒子能量大小分 (5)5.3粒子轨道的形态分 (5)5.4回旋运动分 (6)6粒子加速器 - 结构 (7)7粒子加速器 - 能量 (7)8粒子加速器 - 方式 (8)8.1环形加速器 (8)8.2直线加速器 (9)9粒子加速器 - 中国状况 (10)9.1北京正负电子对撞机 (11)9.2兰州重离子加速器 (11)9.3合肥同步辐射装置 (11)10粒子加速器 - 种类 (11)10.1直流高压式加速器 (11)10.2倍压电路加速器 (12)10.3静电加速器 (12)10.4电磁感应式加速器 (13)10.5直线谐振式加速器 (13)10.6回旋谐振式加速器 (13)10.7回旋加速器 (14)10.8同步回旋加速器 (14)10.9电子回旋加速器 (15)10.10同步加速器 (15)10.11电子同步加速器 (16)10.12质子同步加速器 (16)10.13重离子同步加速器 (17)10.14储存环和对撞机 (17)10.15激光粒子加速器 (18)11粒子加速器 - 最新研究 (18)12粒子加速器 - 应用 (19)13粒子加速器 - 中国发展简史 (19)粒子加速器 - 简介粒子加速器粒子加速器（particle accelerator）是用人工方法产生高速带电粒子的装置。
新型加速器的发展与展望1 加速器的历史在二十世纪物理学的舞台上，粒子加速器扮演了重要角色。
在粒子加速器问世之前，人们用于研究原子和内部结构的方法主要分为两种，一种是利用天然放射性发出的射线，另一种则是利用来自宇宙空间的高能宇宙射线。
但是，天然放射性有着它致命的缺点：放射线粒子流的强度太低（α粒子的能量一般为4-9MeV），能量也达不到需求，导致产生核反应的几率非常小；而第二种方法得到的粒子流的能量虽然比较高（可高达1021eV），但是它的强度太弱，仅适用于做一些定性的研究，无法作定量的研究。
随着科学的发展，粒子加速器作为一种利用电场和磁场将带电粒子加速到较高能量的实验装置，在上世纪三十年代初应运而生。
2 粒子加速器现状2.1 国际现状国际上著名的加速器有欧洲质子同步加速器（Proton Synchrotron）、欧洲超级质子同步加速器（Super Proton Synchrotron，简写SPS）、欧洲反质子积累器（Antiproton Accumulator，简写AA）、欧洲低能反质子环（LEAR）、欧洲大型正负电子对撞机（Large Electron Positron Collider，簡写LEP）、欧洲大型强子对撞机（Large Hadron Collider，简写LHC，是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，属于质子加速器）等。
另外，还有美国斯坦福直线加速器中心的SLAC、美国连续电子束CEBAF、美国相对论重离子对撞击RHIC、日本高能加速器研究机构的KEKB、日本强子装置J-PARC、意大利Φ介子工厂DE等加速器。
2.2 国内现状我国大约有四十多年的发展历史，先后建成了电子静电加速器、质子加速器、回旋加速器和电子感应加速器等，为我国的核物理研究、国防科技和应用做出了贡献，主要的代表有北京正负电子对撞机（BEPC）及北京正负电子对撞机二代（BEPC-Ⅱ）、合肥同步辐射装置（HESYRL）、兰州重离子加速器（HIRFL）以及一系列的低能加速器，主要是医疗电子直线加速器、工业探伤用电子加速器、工业辐照用大功率电子加速器和小型串列加速器。
加速器的百年历程朱雄伟中国科学院高能物理研究所【摘要】本文分析讨论了加速器的百年历史， 从思想的萌芽、理论的突破与准备、技术的准备与储存、实验的成功、加速器的未来与展望等几个方面进行了论述。
关键词： 加速器， 电子， 质子， 重离子。
1. 思想的萌芽 加速器的历史可以追溯到上世纪二十年代【1,2】， 带电粒子加速这一思想与概念来自于原子散射， 加速器科学与技术历经百年沧桑。
大约1918年， 英国卢瑟福实验室的 Rutherford 运用氘氚粒子轰击原子核， 从而研究原子结构， 他需要有更高能量的带电粒子去产生原子反应。
这是加速带电粒子的最早的思想萌芽。
从那时起， 诞生了一门学科， 这就是加速器学科。
十九世纪麦克斯韦高度、系统总结了电磁理论，麦克斯韦方程组成为电磁理论的基础， 电磁场的源头就是带电粒子。
而带电粒子在电磁场中感受到洛伦兹力的作用， 所以很自然的， 人们想到用电磁场来加速带电粒子。
这就是加速器的思想萌芽。
图一、粒子加速器的 Livingston 图从上世纪二十年代至今已达百年， 如今加速器在全世界范围内广泛存在。
高能加速器从最初的桌面实验装置发展为大型的科学工程， 占地面积高达上千平方公里。
各种加速器思想相互碰撞有力地推动了加速器科学的发展。
图一为最近的高能加速器的 Livingston 图表。
2. 理论的突破、准备带电粒子的加速依赖于电磁场，带电粒子在电磁场中感受到洛仑兹c h i n a X i v :201807.00040v 1F =q(E +V ×B)。
因此带电粒子能量的改变为 dW dt =qE ∙V ， 所以带电粒子与电场有能量交换，而与磁场没有能量交换。
由麦克斯韦方程可知, 加速器最终运用电场来直接加速带电粒子， 静电场与射频电场都能用来加速带电粒子， 这对应于静电加速器与射频加速器。
静电加速器属于早期的加速器，而现代加速器基本属于射频加速器， 我们只讨论射频加速器。
电磁场满足基本的麦克斯韦方程。
各种加速结构中电磁场属于闭合场理论。
目前常用或研究的加速结构有金属结构、介质结构、等离子体腔体。
电磁波的一个主要特性是它的色散关系，电磁波的色散关系是它的频率和波数之间的函数关系f (ω,k )=0， 电磁波的相速 v p =ωk ， 群速 v g =dωdk 。
相速大于光速的电磁波属于快波，而相速小于光速的电磁波属于慢波。
加速结构中电磁波的色散关系。
考虑一个带电粒子在电磁场中运动 （ v =βc ）， 而电磁场由麦克斯韦方程所描述，如果（1）忽略运动电荷的辐射， P rad ≈0。
（2）带电粒子以近光速运动， β≈1。
（3）带电粒子运动区域没有其他自由电荷， q =0。
（4）带电粒子以近似直线运动， 没有其他的静电场、静磁场E static =0,B static =0。
（5）带电粒子运动介质没有折射率， N =1。
（6）带电粒子在远场区域运动， 远离其他场源， r/λ≫1。
那么粒子没有获得加速。
这就是普遍的加速定理。
由以上普遍的加速定理， 可以演化出各种加速方法以及相应的加速器。
从最早的静电加速器到现代的共振加速器， 加速器的种类有静电加速器、回旋加速器、射频直线加速器、感应加速器、同步加速器、对撞机。
静电加速器由于高压技术的限制， 难以向高能方向发展。
回旋加速器属于弱聚焦加速器， 也难以向高能发展。
稳相原理、强聚焦原理的出现 ， 使得射频直线加速器、同步加速器应运而生。
稳相原理使得粒子束团在相稳区振荡运动从而被捕获在相稳区。
强聚焦原理使得束团的横向捕获聚焦得以实现， 解决了设备庞大的问题。
不需要大型的磁铁技术。
3. 技术的准备与储存加速器的发展伴随着技术的进步， 现代加速器集众多的高技术于一体。
笔者认为电磁波的开发极大推动了人类物质文明与精神文明的进步。
静场属于频率为零的电磁波。
加速器是一门主要研究带电粒子与电磁场的相互作用的学问。
人类已经开发的电磁波波谱从千米波到伽马射线【3】。
太赫兹波段在电磁波谱中占有特殊地位，太赫兹波段处于微波与红外光之间。
无论是经典力学向短波长逼近， 还是量子力学向长波长逼近， 在太赫兹尺度都遇到了困难， 笔者认为在太赫兹尺度可能需要诞生一门新的力学， 进而研究太赫兹波段的物理现象。
至今太赫兹波段的物理现象我们主要采用经典力学来分析解决问题。
加速器技术主要涉及高频技术、磁铁技术、电源技术、真空技术、束流测量技术、控制技术。
4. 实验的成功加速器是一门实验科学， 强调的是 hands on 经验。
加速器理论的成功与否c h i n a X i v :201807.00040v 1最终看加速器能否建造成功。
下面一连串的记录记载了加速器的辉煌的历史进程 ( 部分统计 )：1918年， Rutherford 原子核散射实验.1924年， Ising, 时变场加速。
1930年， Cockcroft, Walton, Van de Graaff, 高压倍增静电加速器.1931年， Lawrence, 回旋加速器。
1945年， McMillan ，Veksler, 论述稳相原理。
1946年， W.Walkinshaw, 第一台电子直线加速器。
1947年， SLAC, MarkI, 电子直线加速器。
1949年， SLAC, MarkII, 电子直线加速器。
1950年， E.Courant, M.Livingston, 强聚焦原理。
1951年， SLAC, MarkIII, 电子直线加速器。
1961年, AdA, 正负电子对撞机, Frascati, Italy.,1969年, ISR, 质子-质子对撞机， CERN, 瑞士。
1988年, 北京正负电子对撞机，BEPC.。
2000年， FLASH, DESY ， 德国。
2010年， LCLS, SLAC ， 美国。
2011年， SACLA, Spring 8，日本。
2015年， LHC, 西欧核子中心， 瑞士。
,2018年， LHCb, CERN ， 瑞士。
．．．．．．5. 加速器的未来与展望常规加速器的发展前沿有高能量和高亮度两个发展方向。
高能加速器是高能物理的有力工具。
物质的尺度越小， 所需要的粒子能量越高。
加速器的两个重要领域是未来光源（ FLS ）和未来对撞机 （ FCC ）。
未来光源包括自由电子激光和衍射极限环， ERL ( 能量回收型直线加速器 )概念目前已修正为具有返航加速功能的直线加速器， 同时兼具光源功能。
未来对撞机主要包括强子对撞机、轻子对撞机、轻子强子对撞机、伽马对撞机等几个方面。
需要强调的是在质子加速器领域， 有质子加速器驱动的次临界反应堆和散裂中子源等。
在先进加速器概念（ Advanced Accelerator Concept ）领域， 新概念与新方法层出不穷。
因为常规加速器有高压击穿问题， 笔者认为基于等离子体的加速器最具竞争力【4】。
加速结构应工作在真空状态下。
在金属加速结构中，由于存在打火击穿问题，破坏了真空条件，所以难以建立很高的加速电场。
在等离子体加速器中，加速电场建立存在于等离子体中，而等离子体本身处于离化状态，不存在打火击穿问题，所以可以建立高于常规金属加速结构几个数量级的加速电场。
参考文献：1.S.Y .Lee, Accelerator Physics, World Scientific.. c h i n a X i v :201807.00040v 12. H. Wiedermann, Particle Accelerator Physics, World Scientific, 2016.3.朱雄伟，张闯， 王书鸿， 陈森玉， 第四代光源-相干光源， 现代物理知识， 2009。
4. E.Esarey, Physics of laser-driven plasma-based electron accelerators, Review of Modern Physics, 81, 2009.100thAnniversary of AcceleratorXiongwei ZhuInstitute of High Energy Physics,Chinese Academy of Sciences, Beijing[Abstract] In this paper, we analyze and disccuss the 100 years of history for the accelerators. From the several differential vision angles: the thought seeds, the theoretical breakthrough and preparation, technical preparation, experimental experiences and the future accelerator, we expound the 100 years of history for the accelerators systemly and completely.Key words: Accelerator, electron, proton, heavy ion. c h i n a X i v :201807.00040v 1。
