Ускорители заряженных частиц и их применение в науке, медицине, производстве

1.

Ускорители
заряженных частиц
и их применение в
науке,
медицине,
производстве.

2.

Что такое ускорители
заряженных частиц?
Ускори́тель заряженных частиц — класс устройств
для получения заряженных частиц (элементарных
частиц, ионов) высоких энергий.
Ускорители частиц генерируют и ускоряют пучки
заряженных элементарных частиц атомного и
субатомного размера, таких как электроны, протоны и
ионы. Они используются не только для
фундаментальных научных исследований, призванных
расширить наши представления о материи, но и для
множества социально-экономических применений,
связанных с вопросами здоровья человека,
мониторинга окружающей среды, качества продуктов
питания, энергетическими и аэрокосмическими
технологиями и другими областями.
Вид на ускорительный
центр Fermilab, США. Тэватрон
(кольцо на заднем плане) и кольцоинжектор

3.

Ускорители частиц могут
иметь линейную (прямую) или
циклическую конструкцию
Небольшой 900 МэВ синхротрон —
бустер электронов и позитронов БЭП
в ИЯФ СО РАН, Новосибирск
• Линейный ускоритель, устройство, в котором заряженные
частицы ускоряются электрическим полем, однократно
проходя ускоряющие промежутки, в которых это поле
сосредоточено. Траектория движения ускоряемого пучка
представляет собой прямую линию или отрезки прямой,
соединённые участками поворота пучка.
• Циклические ускорители – ускорители, в которых частицы в
процессе ускорения двигаются либо по одной и той же
замкнутой (близкой к окружности) траектории, либо по
траектории, напоминающей раскручивающуюся спираль,
многократно проходя одни и те же ускоряющие промежутки.
Линейный ускоритель
электронов для Австралийского
синхротрона

4.

Практическое применение
электронных ускорителей
До сих пор ускорители, как правило,
делались для исследовательских
цепей – для изучения строения
материи. Однако в проникающей
радиации таятся большие
практические возможности.

5.

Применение электронных
ускорителей в медицине.
Одно из наиболее быстро развивающихся направлений использования
ускорителей заряженных частиц – медико-биологические исследования с
применением изотопов различных элементов и синхротронного излучения
и радиационная (лучевая) терапия новообразований различными типами
ионизирующих излучений. Электронные ускорители находят широкое
применение в лучевой терапии.
Медицина к настоящему времени располагает тремя способами борьбы с
раком: прямая хирургия, химио - и иммунотерапия, лучевая терапия. Для
лечения обычно используются либо отдельные методики, либо то или
иное их сочетание - в зависимости от конкретного заболевания и его
тяжести для конкретного больного. Известно, что в наиболее развитых
странах лучевая терапия применяется для 70% всех больных.
Эффективность излечивания оценивается уровнем порядка 60%.
Пучки заряженных частиц применяются для стерилизации
медицинского оборудования и производства радиоизотопов, которые
необходимы для синтеза радиофармацевтических препаратов,
используемых в диагностике и лечении рака. Крупные ускорители
помогают уничтожать раковые клетки, выявлять структуру белков и
вирусов, оптимизировать вакцины и новые лекарства.

6.

Применение электронных
ускорителей в
промышленности.
Модифицирование материалов - частицы высоких энергий могут
возбуждать и разрушать молекулы вещества, что приводит к
образованию новых материалов, или чтобы сделать материал
более прочным.
Пучки частиц могут быть использованы для проверки состояния
изделий.
Самым важным в практическом отношении радиолитическим
превращением в полимерах является сшивание. Сшивание
используется в разнообразных промышленных процессах, таких
как модифицирование полиолефиновой (преимущественно
полиэтиленовой и поливинилхлоридной) изоляции кабелей и
проводов, изготовление упрочненных и термоусаживающихся
пленок, трубок, получение пенопропилена, вулканизация
эластомеров и изделий из них