加速器机械制造问题和对策
摘要：加速器是近代随着时代发展和变化应运而生的设备，第一次人工核反应就是通过加速器来实现的，加速器通过促使带电粒子加速到较高能量，轰击“元素”，从而对元素进行操控，这也代表着可以更深一步对元素进行了解和在一定程度上的控制，另外，通过加速器进行粒子能量轰炸，可以诞生一些新的元素，从而为人类科学发展提供基础。而随着时代的发展，加速器不断完善，如今可以通过运用加速器，使得工业、农业、医疗卫生等多个领域都得到了发展，以医疗卫生为例，通过加速器可以起到消毒的作用，也可以用于放疗；而在工业当中，通过加速器可以进行涂层固化，聚乙烯发泡等工作。如今，加速器在各个领域都有着不可取代的地位，但是在加速器的机械制造过程中，依然存在着一些问题，影响加速器的性能和准确性，解决这些问题，对加速器的发展有着十分重要的意义。文章就对这些问题加以指出，针对这些问题提出相关的对策。
关键词：加速器；机械制造；问题和对策
1加速器的定义
1.1什么是加速器
加速器是一种通过人为的作用下，使带电粒子增加速度（动能），从而使得带电粒子加速到较高能量的设备。依据这一原理，将加速器运用在放射医学，固体物理、象化学等领域中进行研究，还可以运用于工业照相、疾病的诊断和、高纯物质的活化分析等方面。加速器涉及的领域之广，起到的作用之大，是当今时代持续发展不可或缺的设备。加速器有回旋加速器、直线加速器、静电加速器、粒子加速器、倍压加速器等类别。按粒子运动轨道的形状可分为直线加速器和圆形（或环形）加速器。直线加速器包括直流高压型加速器、射频对撞机。圆形加速器包括回旋加速器、稳相加速器、电子感应加速器、同步加速器、弱聚焦同步稳相加速器、强聚焦同步稳相加速器和环形对撞机等。
1.2我国加速器的研究现状
我国研究加速器最早可以追溯到1955年，中国科学院原子能所建成700eV质子静电加速器。1957年前后中国科学院开始研制电子回旋加速器。而在1964年，清华大学2.5Mev电子回旋加速器出世；1982年中国第一台自行设计、制造的质子直线加速器首次引出能量为10MeV的质子束流，脉冲流达到14mA我国研究加速器开始跟上世界的脚步；在2004年，北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）第一阶段设备安装和调试工作取得重大进展。
随着时代的不断发展，可以看到，我国对于加速器的研究越来越重视，应用也越来越广泛，仅2008年一年，工业上加速器的使用范围扩增了80%，国内的加速器也迅速地占据了市场79.5%的份额，改变了以往依赖进口加速器的状态，并且走出了国门，受到了世界许多国家的推崇。
1.3加速器的重要性
加速器所起到的作用是十分重要的，通过了解加速器的作用知道，这是探究微观粒子性质、研究各个粒子并且对其进行操控的最佳工具。以工业为例，通过加速器对具有能量的离子进行控制，使得其可以注入到固体材料的表层，可以获得良好的物理、化学、电子性能，从而为后续生产性能的提高提供最基础的保障。另外，基于加速器的CT技术除了可以用在医学方面，还可以用在工业方面，从而对精密工件和核心的结构进行检测，在航天、航空、兵器、汽车制造等领域精密工件的缺陷检测、尺寸测量、装配结构分析等方面有重要的应用价值。
2加速器的结构汽车电子加速器
加速器是一种复杂的设备，大体上由下列4个基本部分构成：粒子源，真空加速结构，导引聚焦系统，束流输运、分析系统。所谓粒子源，如电子、离子源等，用以提供需要加速的带电粒子束。真空加速结构如加速管射频加速腔和环形加速室等，在真空中产生一定的加速电场，使粒子得到加速。导引聚焦系统用一定的电磁场引导和约束被加速的粒子束，使它沿着一定的轨道加速，如环形加速器的主导磁场等。束流输运、分析系统由电子、磁场透镜、弯转磁铁和电磁场分析器构成的系统，用来在粒子源与加速器之间输运并分析带电粒子束。此外，还有束流监测装置、电磁稳定控制装置、真空装置、电气设操作设备等辅助系统。在制备加速器的过程中，首先需要制备电磁铁，从而保证能够提供一个强大且均匀的磁场，保证这个磁场可以穿越真空并且弯曲被加速粒子的轨道；然后准备铁芯，提供一个低磁阻的磁通路，从而保证磁极间的磁场能够达到最大；接下来便是磁极的设计，磁极的形状在一定程度上直接决定了空隙间磁场的分布，加速器随着磁极半径的增大，磁场只会发生微小的减小，但是也正是这微小的磁场变化形成弱聚焦反应，从而保持粒子束能够处于一个正确的轨道上。在磁极面的选择上，如果选择平直的磁极面，那么粒子束不可能达到所需的能量和半径，很少有粒子能够在没有纵向分量的条件下进入一个正确的轨道，也就是说，当粒子从离子源发射出来后，将会喷洒到各个方向，从而造成混乱和粒子
的浪费。为了避免这种情况，需要粒子成束，这样就必须在轴向有个力，力的方向同轨道的轴向，然后使得粒子能够回到中间的圆盘。励磁线圈的设计。励磁线圈的导线截面要求方形，是空心的结构，线圈的电流是110A，电压是115V，采用双圈层绕制技术。加速器真空系统的设计。一般来说，加速器的真空室所采用的材料是不锈钢，具有上下两个盖，每个都用螺丝上紧，并且加O形衬垫密封、电线及其他连接。真空室通过标准CF法兰连接到外部喇叭嘴。在实际的应用过程中，为了减小两级之间的缝隙从而增强磁场的强度，往往需要真空室薄一些。最后是加速器的射频电子系统。加速器的频率和磁场强度有关，通过公式f=1/t=Bq/2πm加以计算，从理论上来看，粒子穿越缝隙的电压会很小，电压决定了在粒子获得足够能量之前它们旋转的圈数，但是让粒子束旋转更多的圈数并不现实，主要是因为保持高压的第一个原因便是许可加速器中央的离子源能够在第一圈就清理离子源的真空管，保证粒子不会撞在真空室上，粒子需要在第一圈就获取足够的能量来超过粒子源的半径。其二便是保持旋转圈数达到最小值，发生频移主要是微笑的磁场变化导致微小的轨道频率变化发生。旋转圈数达到最小值，会使粒子旋转频移不会受到影响。