“天下武功，无坚不摧，唯快不破”，速度在能量的产生中同样举重若轻。根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，物体运动的速度越快，其能量越大。加速器可以将粒子加速至接近光速的极限速度，从而产生超高能量。科学家可以用它撞开原子核，研究物质的微观结构，探索物质的本质。这也是《三体》剧中，三体人为什么那么害怕地球人的加速器的原因。

为了阻碍地球高能物理的发展，锁死人类基础物理研究，三体人到达地球后的首要任务便是控制地球人的高能加速器。所幸，这只是科幻小说。现实中，我国高能物理研究近几十年来已经取得飞速的发展。《三体》中良湘加速器的取景地中科院北京高能物理研究所的北京正负电子对撞机，中科院上海应物所的上海光源，都是大科学装置的优秀代表，这些高能电子加速器装置为我国开展基础科学研究提供了坚实的保障。

▲《三体》中的良湘粒子加速对撞机（真实的科研设备）

▲上海光源

加速器并不只存在于科研院所内对科学研究具有重要意义，其实在我们日常生活中的应用也十分广泛，并且极大地改善着我们的生活质量。在工业，农业，医疗、环保等行业中，都有加速器的身影。其中，电子束辐照加工是民用核技术的重要分支，本文将对其进行详细介绍。

** 一、电子加速器 **

电子加速器，顾名思义是一种可以对电子进行加速的装置，它能在真空中用电场和磁场力控制电子，从而产生、引出电子束流，并将其加速至接近光速，从而获得超高能量。电子束的英文是electron beam，故电子加速器辐照装置又可称为EB辐照装置。

** 二、电子加速器的分类 **

（一）按照电子被加速的能量级别，可分为低能、中能、高能三种类型。

类型电子束能量（单位：MeV）主要机型主要应用范围低能电子加速器0.15—0.3高压型加速器/ 电子帘加速器涂层固化、薄膜改性等中能电子加速器0.3—5高频高压加速器/地那米加速器电线电缆、橡胶硫化等高能电子加速器5—10电子直线加速器/电子回旋加速器医用消毒、食品保鲜、电子元器件的改性、无损检测等

（二）按照原理和结构划分，可分为高压型加速器、直线加速器、回旋加速器、电子感应加速器。

1.高压型加速器

用高压静电场加速带电粒子，由于高压绝缘的限制，其端电压一般不超过25MV，属于低、中能加速器范畴。0.3MeV以下没有加速管与扫描装置的，一般是直流高压型，主要机型为电子帘加速器，应用领域为涂层固化、薄膜和片材的辐照加工领域。0.3-5MeV能量等级主要机型为扫描加速器，如高频高压加速器/地那米加速器，主要用于电线电缆、发泡材料、热缩材料、橡胶的辐照加工领域。

2.电子直线加速器

利用直流高压电场加速粒子，在直线方向上加速电子。电子运动的路程越长，被加速的时间就越长，获得的能量就越高。电子直线加速器一般都有几公里长，大型的直线加速器有十几公里。世界上最长的直线加速器位于美国斯坦福大学。

3.电子回旋加速器

“能否把1万米直线长跑改成绕着400米的操场跑25圈，让粒子来回转圈从而加速呢？”劳伦斯验证此了想法，利用一个均匀磁场，使加速粒子沿螺旋形路径运动，设计和制造了第一台高能粒子回旋加速器，能够在相对较小的空间内实现高能粒子的加速。

** 三、电子加速器的应用 **

（一）工业领域

**1.**涂层固化：利用电子束对板材或卷材的材料表面进行处理，可以获得耐黄变、耐污、耐刮擦等高性能的涂层，生产环节高效节能适用于大规模量产，穿透深度高可进行实色涂装，无需光引发剂可用于食品、医药领域。由于对束流分布均匀度、深度的控制极为精准，电子帘式加速器非常适合于涂层固****化的应用。（欧美的电子束涂层固化相对成熟，全部采用的是电子帘式加速器。）

2.材料****改性：利用电子束对高分子材料进行改性，可以改变材料的物理、化学和生物学性能。例如，热缩膜经辐照后可以提高韧性、热缩性等；轮胎经辐照硫化后可以提高耐磨性、耐老化性和耐油性；电线电缆经辐照后提高电学性能、热性能等。

**3.**无损检测：在不损伤材料、制品或构件的情况下，检测出工件表面及内部有无缺陷。探伤加速器在大型铸锻焊件、大型压力容器、反应堆压力壳、火箭的固体燃料等工件的缺陷检验中得到广泛的应用。这种探伤加速器以电子直线加速器为主要机型。

（二）农业领域

1.辐照杀菌：电子束对肉类、水果、蔬菜、中药材等进行杀菌消毒，可降低致病细菌，有效延长保质期。

**2.**辐照灭虫：电子束对粮食、种子、木材等进行辐照灭虫，可杀灭各种害虫和卵，防止蛀虫侵蚀。

**3.**辐照保鲜：电子束对马铃薯、大蒜、洋葱等经过辐照处理，可抑制其发芽，延长贮存期；对干鲜水果、蘑菇、香肠等经过辐照处理，可延长供应期和货架期。

**4.**辐照育种：高能电子照射作物的种子、芽、胚胎或谷物花粉等，可辐射诱变选育良种，提高种子的发芽率和抗病性。马铃薯、小麦、水稻、棉花、大豆等作物经过辐照育种后可具有高产、早熟、矮杆及抗病虫害等优点。

（三）医疗领域****

**1.**放射治疗：利用高能X射线或电子束对肿瘤进行精准定位和剂量控制，从而有效杀灭肿瘤细胞而保护正常组织，广泛应用于各种恶性肿瘤的治疗。

**2.**放射性同位素生产：利用高能X射线或电子束对靶物质进行辐照，使其发生核反应而生产出各种用于医学诊断和治疗的放射性同位素。

**3.**辐照消毒：利用加速器对医用器械、医疗用品和药品、一次性医用物品、疫苗、抗生素、中成药进行灭菌消毒。

（四）环保领域

1.废水处理：高能电子束对废水进行辐照处理，可使废水中的有机污染物降解为无害或低毒物质。

2.废气处理：高能电子束对废气进行辐照处理，可使废气中的有害气体如二氧化硫、氮氧化物等转化为无害或易处理的物质。

我国的中高能电子束技术可与国外媲美，甚至在某些领域超过国外，处于世界领先水平。然而，低能电子束技术的发展和欧美仍存在较大的差距，尤其是在涂层固化领域的应用几乎处于空白。原因在于电子束固化是一个交叉的十分复杂的学科，涉及到核物理辐射、反应化学、高分子材料等多方面的知识，需要多年的的积累和深入研究，才能针对不同应用场景，找到最合适的配方和辐照参数。易必固致力于低能电子束技术的研究、应用及商业化推广，为我国基础制造、高端装备的产业升级提供技术保障。

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