低能加速器的應(yīng)用是核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的重要分支，目前，在世界各地運(yùn)行著的數(shù)千臺(tái)加速器中大多數(shù)是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的低能加速器。低能加速器在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地改變了這些領(lǐng)域的面貌，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一、低能加速器在工業(yè)中的應(yīng)用
1、 輻照加工
應(yīng)用加速器產(chǎn)生的電子束或X射線(xiàn)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(guò)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：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(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120℃以上。目前，我國(guó)已有用加速器進(jìn)行輻照加工的生產(chǎn)線(xiàn)40多條。
2、 無(wú)損檢測(cè)
無(wú)損檢測(cè)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(cè)出它們內(nèi)部的情況，判別內(nèi)部有無(wú)缺陷�，F(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)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(xiàn)檢測(cè)法等。射線(xiàn)檢測(cè)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(xiàn)、X光機(jī)產(chǎn)生的低能X射線(xiàn)和電子加速器產(chǎn)生的高能X射線(xiàn)。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(xiàn)加速器為主要機(jī)型。
射線(xiàn)檢測(cè)的方法根據(jù)對(duì)透過(guò)工件的射線(xiàn)接受和處理方法的不同，又可把射線(xiàn)檢測(cè)法分為三種：
①. 射線(xiàn)照相法
這種方法與我們體檢時(shí)拍X光膠片相似，射線(xiàn)接受器是X光膠片。探傷時(shí)，將裝有X光膠片的膠片盒緊靠在被檢工件背后，用X射線(xiàn)對(duì)工件照射后，透過(guò)工件的射線(xiàn)使膠片感光，同時(shí)工件內(nèi)部的真實(shí)情況就反映到膠片的乳膠上，對(duì)感光后的膠片進(jìn)行處理后，就可以清楚地了解工件有無(wú)缺陷以及缺陷的種類(lèi)、位置、形狀和大小。
②. 輻射成像法
這種方法的射線(xiàn)接受器是陣列探測(cè)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(chǎng)、鐵路的行李、包裹的X射線(xiàn)安檢系統(tǒng)，也可用于工業(yè)的無(wú)損檢測(cè)。這種方法配以圖像處理系統(tǒng)可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)顯示物品內(nèi)部的真實(shí)情況。
③. 工業(yè)CT
與醫(yī)用CT原理類(lèi)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(xiàn)源的CT技術(shù)是一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)手段，主要針對(duì)大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和精密工件的檢測(cè)而發(fā)展起來(lái)。它的密度分辨率可達(dá)0.1%，比常規(guī)射線(xiàn)技術(shù)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。在航天、航空、兵器、汽車(chē)制造等領(lǐng)域精密工件的缺陷檢測(cè)、尺寸測(cè)量、裝配結(jié)構(gòu)分析等方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。
④. 離子注入
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(guó)現(xiàn)擁有各類(lèi)離子注入機(jī)100多臺(tái)。其中我國(guó)自己累計(jì)生產(chǎn)出140多臺(tái)離子注入機(jī)，能量為150KeV~600KeV（1KeV=1×103eV），流強(qiáng)為0.5mA到十幾mA。
二、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(guó)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(xiàn)、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(guò)輻射誘變選育良種，在提高產(chǎn)量、改進(jìn)品質(zhì)、縮短生長(zhǎng)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(guò)輻照育種后可具有高產(chǎn)、早熟、矮桿及抗病蟲(chóng)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(lái)的一種新保鮮技術(shù)。例如，對(duì)馬鈴薯、大蒜、洋蔥等經(jīng)過(guò)輻照處理，可抑制其發(fā)芽，延長(zhǎng)貯存期；對(duì)干鮮水果、蘑菇、香腸等經(jīng)過(guò)輻照處理，可延長(zhǎng)供應(yīng)期和貨架期。
3、 輻照殺蟲(chóng)、滅菌
目前，在農(nóng)產(chǎn)品、食品等殺蟲(chóng)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(chóng)、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(xiàn)可以殺死農(nóng)產(chǎn)品、食品中的寄生蟲(chóng)和致病菌，這不僅可減少食品因腐敗和蟲(chóng)害造成的損失，而且可提高食品的衛(wèi)生檔次和附加值。
三、低能加速器在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用
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(duì)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(lèi)壽命的延長(zhǎng)。目前，加速器在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用主要有三個(gè)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(jiǎn)稱(chēng)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(xiàn)加速器逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前，世界上約有3000多臺(tái)醫(yī)用電子直線(xiàn)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(xiàn)、X射線(xiàn)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(xiàn)加速器能量高得多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，價(jià)格昂貴得多，尚未普及。
利用電子直線(xiàn)加速器開(kāi)展立體定向放療，俗稱(chēng)X—刀，是近年來(lái)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(guó)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(xiàn)加速器開(kāi)始裝備我國(guó)各地醫(yī)院。截止到2000年初，我國(guó)已擁有各種能量的醫(yī)用加速器約530臺(tái)，其中國(guó)產(chǎn)醫(yī)用加速器約230臺(tái)，進(jìn)口醫(yī)用加速器約300臺(tái)。
2、 醫(yī)用同位素生產(chǎn)
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，現(xiàn)在已確定為臨床應(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：
①.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(guò)環(huán)形安置的探測(cè)器從各個(gè)角度檢測(cè)這些放射性核素發(fā)射正電子及湮滅時(shí)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(shí)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(zhuān)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(chǎng)開(kāi)發(fā)研制。目前，國(guó)外幾個(gè)加速器生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的小回旋加速器已達(dá)到幾十臺(tái)。
②.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(dòng)態(tài)資料。例如201Tl用于心肌檢查，對(duì)早期發(fā)現(xiàn)冠心病和心肌梗塞的定位等是目前最靈敏的檢查手段。而這些放射性核素絕大部分也是由加速器生產(chǎn)的。
3、 輻照消毒
利用加速器對(duì)醫(yī)用器械、一次性醫(yī)用物品、疫苗、抗生素、中成藥的滅菌消毒是加速器在醫(yī)療衛(wèi)生方面應(yīng)用的一個(gè)有廣闊前途的方向。與前面介紹加速器在食品中的殺蟲(chóng)、滅菌道理一樣，可取代目前應(yīng)用的高溫消毒、化學(xué)消毒等方法。但滅菌需要的射線(xiàn)劑量要大于殺蟲(chóng)所需的劑量。
浙公網(wǎng)安備 33059102000256號(hào)
