應(yīng)用加速器產(chǎn)生的電子束或X射線進(jìn)行輻照加工已成為化工、電力、食品、環(huán)保等行業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝，是一種新的加工技術(shù)工藝。它廣泛應(yīng)用于聚合物交聯(lián)改性、涂層固化、聚乙烯發(fā)泡、熱收縮材料、半導(dǎo)體改性、木材-塑料復(fù)合材料制備、食品的滅菌保鮮、煙氣輻照脫硫脫硝等加工過程。

經(jīng)輻照生產(chǎn)的產(chǎn)品具有許多優(yōu)良的特點(diǎn)，例如：輻照交聯(lián)聚乙烯電纜經(jīng)105Gy劑量輻照后，其電學(xué)性能、熱性能都有很大提高，使用溫度輻照前為60~70℃，輻照后長期使用溫度可達(dá)120℃以上。我國已有用加速器進(jìn)行輻照加工的生產(chǎn)線200多條。

無損檢測就是在不損傷和不破壞材料、制品或構(gòu)件的情況下，就能檢測出它們內(nèi)部的情況，判別內(nèi)部有無缺陷。現(xiàn)代無損檢測的方法很多，例如：超聲波探傷法、渦流探傷法、熒光探傷法及射線檢測法等。射線檢測法即可檢查工件表面又可檢查工件內(nèi)部的缺陷。設(shè)備可以采用放射性同位素Co60產(chǎn)生的γ射線、X光機(jī)產(chǎn)生的低能X射線和電子加速器產(chǎn)生的高能X射線。尤其是探傷加速器的穿透本領(lǐng)和靈敏度高，作為一種最終檢查手段或其它探傷方法的驗(yàn)證手段及在質(zhì)量控制中，在大型鑄鍛焊件、大型壓力容器、反應(yīng)堆壓力殼、火箭的固體燃料等工件的缺陷檢驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用。這種探傷加速器以電子直線加速器為主要機(jī)型。

射線檢測的方法根據(jù)對透過工件的射線接受和處理方法的不同，又可把射線檢測法分為三種：

a、射線照相法

這種方法與我們體檢時拍X光膠片相似，射線接受器是X光膠片。探傷時，將裝有X光膠片的膠片盒緊靠在被檢工件背后，用X射線對工件照射后，透過工件的射線使膠片感光，同時工件內(nèi)部的真實(shí)情況就反映到膠片的乳膠上，對感光后的膠片進(jìn)行處理后，就可以清楚地了解工件有無缺陷以及缺陷的種類、位置、形狀和大小。

b、輻射成像法

這種方法的射線接受器是陣列探測器或熒光增感屏。前者就是清華大學(xué)和清華同方共同研制生產(chǎn)的大型集裝箱檢查系列產(chǎn)品。后者就是用于機(jī)場、鐵路的行李、包裹的X射線安檢系統(tǒng)，也可用于工業(yè)的無損檢測。這種方法配以圖像處理系統(tǒng)可以在線實(shí)時顯示物品內(nèi)部的真實(shí)情況。

c、工業(yè)CT

與醫(yī)用CT原理類似，CT技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助層析成像技術(shù)。選用加速器作為X射線源的CT技術(shù)是一種先進(jìn)的無損檢測手段，主要針對大型固體火箭發(fā)動機(jī)和精密工件的檢測而發(fā)展起來。它的密度分辨率可達(dá)0.1%，比常規(guī)射線技術(shù)高一個數(shù)量級。在航天、航空、兵器、汽車制造等領(lǐng)域精密工件的缺陷檢測、尺寸測量、裝配結(jié)構(gòu)分析等方面有重要的應(yīng)用價值。

利用加速器將一定能量的離子注入到固體材料的表層，可以獲得良好的物理、化學(xué)及電學(xué)性能。半導(dǎo)體器件、金屬材料改性和大規(guī)模集成電路生產(chǎn)都應(yīng)用了離子注入技術(shù)。我國現(xiàn)擁有各類離子注入機(jī)100多臺。其中我國自己累計(jì)生產(chǎn)出140多臺離子注入機(jī)，能量為150KeV~600KeV（1KeV=1×103eV），流強(qiáng)為0.5mA到十幾mA。

1.2 低能加速器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

作為核技術(shù)應(yīng)用裝備的加速器在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，在一些國家普遍使用已有明顯經(jīng)濟(jì)效益的主要有三方面：

1)輻照育種

加速器在輻照育種中的應(yīng)用，主要是利用它產(chǎn)生的高能電子、X射線、快中子或質(zhì)子照射作物的種子、芽、胚胎或谷物花粉等，改變農(nóng)作物的遺傳特性，使它們沿優(yōu)化方向發(fā)展。通過輻射誘變選育良種，在提高產(chǎn)量、改進(jìn)品質(zhì)、縮短生長期、增強(qiáng)抗逆性等方面起了顯著作用。馬鈴薯、小麥、水稻、棉花、大豆等作物經(jīng)過輻照育種后可具有高產(chǎn)、早熟、矮桿及抗病蟲害等優(yōu)點(diǎn)。

2)輻照保鮮

輻照保鮮是繼熱處理、脫水、冷藏、化學(xué)加工等傳統(tǒng)的保鮮方法之后，發(fā)展起來的一種新保鮮技術(shù)。例如，對馬鈴薯、大蒜、洋蔥等經(jīng)過輻照處理，可抑制其發(fā)芽，延長貯存期；對干鮮水果、蘑菇、香腸等經(jīng)過輻照處理，可延長供應(yīng)期和貨架期。

3)輻照殺蟲、滅菌

在農(nóng)產(chǎn)品、食品等殺蟲滅菌普遍使用化學(xué)熏蒸法，由于使用溴甲烷、環(huán)氧乙烷等化學(xué)熏蒸法引起的殘留毒性、破壞大氣臭氧層等原因，根據(jù)蒙特利爾公約，到2005年要在全球范圍內(nèi)禁止使用溴甲烷。因而利用加速器進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品、食品等輻照殺蟲、滅菌得以迅速發(fā)展。利用加速器產(chǎn)生的高能電子或X射線可以殺死農(nóng)產(chǎn)品、食品中的寄生蟲和致病菌，這不僅可減少食品因腐敗和蟲害造成的損失，而且可提高食品的衛(wèi)生檔次和附加值。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人民生活和質(zhì)量的提高，人們對醫(yī)療衛(wèi)生條件提出了更高的要求。而加速器在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的發(fā)展和人類壽命的延長。加速器在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用主要有三個方面，即放射治療、醫(yī)用同位素生產(chǎn)以及醫(yī)療器械、醫(yī)療用品和藥品的消毒。

1) 放射治療

用于惡性腫瘤放射治療（簡稱放療）的醫(yī)用加速器是當(dāng)今世界范圍內(nèi)，在加速器的各種應(yīng)用領(lǐng)域中數(shù)量最大、技術(shù)最為成熟的一種。

用于放療的加速器由50年代的感應(yīng)加速器，到60年代發(fā)展了醫(yī)用電子回旋加速器，進(jìn)入70年代醫(yī)用電子直線加速器逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位。，世界上約有3000多臺醫(yī)用電子直線加速器裝備在世界各地的醫(yī)院里。

除了應(yīng)用加速器產(chǎn)生的電子線、X射線進(jìn)行放療外，還可應(yīng)用加速器進(jìn)行質(zhì)子放療、中子放療、重離子放療和π介子放療等，這些治癌方法還處在實(shí)驗(yàn)階段，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，療效顯著。但這些加速器比電子直線加速器能量高得多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，價格昂貴得多，尚未普及。

利用電子直線加速器開展立體定向放療，俗稱X—刀，發(fā)展的新的放療技術(shù)。這種技術(shù)與常規(guī)放療相比，可多保護(hù)15%~20%的正常組織，而腫瘤增加20%~40%的劑量，可更有效地殺滅癌細(xì)胞，從而增加放療療效。

60年代我國醫(yī)院裝備了醫(yī)用感應(yīng)加速器，70年代中期醫(yī)用電子直線加速器開始裝備我國各地醫(yī)院。截止到2000年初，我國已擁有各種能量的醫(yī)用加速器約530臺，其中國產(chǎn)醫(yī)用加速器約250臺，進(jìn)口醫(yī)用加速器約300臺。

現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)廣泛使用放射性同位素診斷疾病和治療腫瘤，已確定為臨床應(yīng)用的約80種同位素，其中有2/3是由加速器生產(chǎn)的，尤其是缺中子短壽命同位素只能由加速器生產(chǎn)。這些短壽命同位素主要應(yīng)用在以下方面：

a、正電子與單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描—PET與SPECT

PET是由病人先吸入或預(yù)先注射半衰期極短的發(fā)射正電子的放射性核素，通過環(huán)形安置的探測器從各個角度檢測這些放射性核素發(fā)射正電子及湮滅時發(fā)射的光子，由計(jì)算機(jī)處理后重建出切面組織的圖像。而這些短壽命的放射性核素是由小回旋加速器制備的。最短的半衰期核素如15O僅為123秒，一般為幾分鐘到1小時左右。所以，這種加速器一般裝備在使用PET的醫(yī)院里。生產(chǎn)PET專用短壽命的放射性核素的小回旋加速器，吸引了眾多的加速器生產(chǎn)廠開發(fā)研制。，國外幾個加速器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的小回旋加速器已達(dá)到幾十臺。

b、圖像獲取

利用放射性核素進(jìn)行閃爍掃描或利用γ照相獲取圖像的方法，可以診斷腫瘤、檢查人體臟器和研究它們的生理生化功能和代謝狀況，獲取動態(tài)資料。例如201Tl用于心肌檢查，對早期發(fā)現(xiàn)冠心病和心肌梗塞的定位等是最靈敏的檢查手段。而這些放射性核素絕大部分也是由加速器生產(chǎn)的。

利用加速器對醫(yī)用器械、一次性醫(yī)用物品、疫苗、抗生素、中成藥等的滅菌消毒是加速器在醫(yī)療衛(wèi)生方面應(yīng)用的一個有廣闊前途的方向。與前面介紹加速器在食品中的殺蟲、滅菌道理一樣，可取代應(yīng)用的高溫消毒、化學(xué)消毒等方法。但滅菌需要的射線劑量要大于殺蟲所需的劑量。

粒子加速器（particle accelerator）是用人工方法產(chǎn)生高速帶電粒子的裝置。日常生活中常見的粒子加速器有用於電視的陰極射線管及X光管等設(shè)施。是探索原子核和粒子的性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互作用的重要工具，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)等方面也都有重要而廣泛的實(shí)際應(yīng)用。自E.盧瑟福1919年用天然放射性元素放射出來的a射線轟擊氮原子首次實(shí)現(xiàn)了元素的人工轉(zhuǎn)變以后，物理學(xué)家就認(rèn)識到要想認(rèn)識原子核，必須用高速粒子來變革原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有幾兆電子伏特（MeV），天然的宇宙射線中粒子的能量雖然很高，但是粒子流極為微弱，例如能量為10^14電子伏特（ eV ）的粒子每小時在 1平方米的面積上平均只降臨一個，而且無法支配宇宙射線中粒子的種類、數(shù)量和能量，難于開展研究工作。因此為了開展有預(yù)期目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)研究，幾十年來人們研制和建造了多種粒子加速器，性能不斷提高。在生活中，電視和X光設(shè)施等都是小型的粒子加速器。

應(yīng)用粒子加速器發(fā)現(xiàn)了絕大部分新的超鈾元素和合成的上千種新的人工放射性核素，并系統(tǒng)深入地研究原子核的基本結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，促使原子核物理學(xué)迅速發(fā)展成熟起來,從而建立粒子物理學(xué)。近20多年來，加速器的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原子核物理和粒子物理領(lǐng)域，在諸如材料科學(xué)、表面物理、分子生物學(xué)、光化學(xué)等其它科技領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用。在工、農(nóng)、醫(yī)各個領(lǐng)域中加速器廣泛用于同位素生產(chǎn)、腫瘤診斷與治療、射線消毒、無損探傷、高分子輻照聚合、材料輻照改性、離子注入、離子束微量分析以及空間輻射模擬、核爆炸模擬等方面。迄今世界各地建造了數(shù)以千計(jì)的粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基礎(chǔ)研究，它們繼續(xù)向提高能量和改善束流品質(zhì)方向發(fā)展；其余絕大部分都屬于以應(yīng)用粒子射線技術(shù)為主的“小”型加速器