CN101460004A - 静电粒子振荡高能加速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种静电粒子振荡高能加速器(particle accelerator)是用人工方法产生高速带电粒子的装置。包括高压发生器、金属放电针、玻璃真空管、压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒和金属靶；玻璃真空管内充填有压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒，玻璃真空管一端装有金属放电针，金属放电针通过导线与高压发生器相连接，玻璃真空管另一端内装有金属靶，金属靶连接有金属导线，通过金属导线引出到玻璃真空管外，玻璃真空管两端压扁玻璃封口，玻璃真空管上设置有真空排气口，通过真空排气口将玻璃真空管抽成真空后，真空排气口外端口烧熔密封。

Description

静电粒子振荡高能加速器

技术领域

本发明涉及的是一种静电粒子振荡高能加速器(particleaccelerator)是用人工方法产生高速带电粒子的装置。是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。

背景技术

自E.卢瑟福1919年用天然放射性元素放射出来的a射线轰击氮原子首次实现了元素的人工转变以后，物理学家就认识到要想认识原子核，必须用高速粒子来变革原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特(MeV)，天然的宇宙射线中粒子的能量虽然很高，但是粒子流极为微弱，例如能量为10＾14电子伏特(eV)的粒子每小时在1平方米的面积上平均只降临一个，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数量和能量，难于开展研究工作。因此为了开展有预期目标的实验研究，几十年来人们研制和建造了多种粒子加速器，性能不断提高。在生活中，电视和X光设施等都是小型的粒子加速器。

应用粒子加速器发现了绝大部分新的超铀元素和合成的上千种新的人工放射性核素，并系统深入地研究原子核的基本结构及其变化规律，促使原子核物理学迅速发展成熟起来；高能加速器的发展又使人们发现包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子，建立粒子物理学。近20多年来，加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域，在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域都有着重要应用。在工、农、医各个领域中加速器广泛用于同位素生产、肿瘤诊断与治疗、离子射线消毒、无损探伤、负氧离子空气净化高能释放、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等方面。迄今世界各地建造了数以千计的粒子加速器。

目前，各类空气负离子发生器、空气净化器、医学理疗负离子机等无加速功能，因此，释放的负离子由于受空气阻力影响释放量小，传送距离较短，范围比较小，不能达到真正净化空气能力，特别是较大空间，无法实现空气净化目的。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种静电粒子振荡高能加速器，由于本发明设置有玻璃真空管，玻璃真空管内充填有压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒，玻璃真空管一端装有金属放电针，金属放电针通过导线与高压发生器相连接，玻璃真空管另一端内装有金属靶，高压发生器与金属放电针，用以提供所需加速的粒子，在真空度极高的玻璃真空管内向前发射，高速向压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒轰击产生类似核裂变能量並且让压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒发生形变和粒子产生更高的共振频率，由金属靶的牽引和吸收向玻璃真空管外加能高速喷射释放。本发明是用原子核和粒子物理的基础研究，提高能量和改善束流品质的实际应用。

静电粒子振荡高能加速器是采取以下方案实现：静电粒子振荡高能加速器包括高压发生器、金属放电针、玻璃真空管、压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒和金属靶极板；玻璃真空管内充填有压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒，玻璃真空管一端装有金属放电针，金属放电针通过导线与高压发生器相连接，玻璃真空管另一端内装有金属靶极板，金属靶连接有金属导线，通过金属导线引出到玻璃真空管外，玻璃真空管两端压扁玻璃封口，玻璃真空管上设置有真空排气口，通过真空排气口将玻璃真空管抽成高真空后，将真空排气口外端口烧熔密封。所述的金属放电针可采用钨金属放电针。所述的金属靶采用六硼化镧金属靶极板。在所述的金属放电针与金属靶之间可设置有电磁场，电磁场采用电磁铁或永磁铁。

工作原理：1.高压发生器与金属放电针(钨金属放电针)，用以提供所需加速的粒子，有负电子、正电子、质子、反质子以及重离子等等。2.真空加速系统，为了使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统放在真空度极高的玻璃真空管内。3.压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒用以接受粒子轰击产生类似核裂变能量加之其压变效应和粒子发生更高的共振频率。4.导引、吸引系统，用一定形态的电磁场和金属靶(六硼化镧 LaB6)来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速并发射并通过金属导线引出到玻璃真空管外向玻璃真空管外加能高速释放。一般加速器的效能指标是粒子所能达到的能量和粒子流的强度(流强)。按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速器(能量小于10＾8eV)、中能加速器(能量在10＾8～10＾9eV)、高能加速器(能量在10＾9～10＾12eV)和超高能加速器(能量在10＾12eV以上)。本静电粒子振荡高能加速器是低能和中能加速器主要用于各种实际应用。

高压发生器与金属放电针，用以提供所需加速的粒子，在真空度极高的玻璃真空管内向前发射，因为粒子在真空中运动；

根据量子力学原理：

一价电子电子电量：e＝1.6×10^-19c，m＝0.91×10^-30kg

1、 $\mathrm{eu}=\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2$

其中e为电子电量，m为电子质量，v为速度，u为离子发生器放电电压，s为时间单位是秒。

u为离子发生器放电电压，以6000V计算：

能量 $\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2=1.6\×{10}^{-19}\×6\×{10}^{3}J=9.6\×{10}^{-16}J=9.6\×{10}^3\mathrm{ev}$

速度 $V=\sqrt{\frac{2\mathrm{eu}}{m}}=\sqrt{\frac{9.6\×{10}^{-16}\×2}{0.91\×{10}^{-30}}}m/s=4.593\×{10}^{7}m/s$

粒子会以每秒45930公里的高速向压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒轰击产生类似核裂变能量並且让压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒发生形变和粒子产生更高的共振频率，由金属靶极的牽引和吸收向玻璃真空管外加能高速喷射释放。

静电粒子振荡高能加速器设计合理，结构简单、紧凑，由于本发明设置有玻璃真空管，玻璃真空管内充填有压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒，玻璃真空管一端装有金属放电针，金属放电针通过导线与高压发生器相连接，玻璃真空管另一端内装有金属靶，高压发生器与金属放电针，用以提供所需加速的粒子，在真空度极高的玻璃真空管内向前发射，以每秒45930公里的高速向压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒轰击产生类似核裂变能量並且让压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒发生形变和粒子产生更高的共振频率，由金属靶的牵引和吸收向玻璃真空管外加能高速喷射释放。在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。如静电粒子振荡高能加速器广泛适于与各类空气负离子发器、空气净化器，医学理疗负氧离子机，臭氧离子或其它离子加速、释放配套使用，可以大大增加负氧离子或其他离子释放距离和释放范围，扩大净化空间范围。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是静电粒子振荡高能加速器示意图。

具体实施方式

参照附图1，静电粒子振荡高能加速器包括高压发生器、金属放电针7、玻璃真空管4、压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒5和金属靶3；玻璃真空管4内充填有压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒5，玻璃真空管4一端装有金属放电针7，金属放电针7通过导线8与高压发生器相连接，玻璃真空管4另一端内装有金属靶3，金属靶3连接有金属导线1，通过金属导线1引出到玻璃真空管4外，玻璃真空管4两端分别设有压扁玻璃封口2、3，玻璃真空管4上设置有真空排气口9，通过真空排气口9将玻璃真空管抽成抽成-6mmHg以上高真空后，将真空排气口外端口10烧熔密封。所述的玻璃真空管4采用石英玻璃真空管。

所述的金属放电针7所述的金属放电针可采用能与石英玻璃膨涨系数相同的金属如钨金属放电针。所述的金属靶采用六硼化镧金属靶极板。所述的高压发生器可采用负离子发生器或高压变压器。在所述的金属放电针7与金属靶3之间可设置有电磁场，电磁场采用电磁铁或永磁铁。

具有压电特性的天然矿石颗粒5可采用闪锌(zincblende)、钠氯酸盐(sodiumchlorate)、电气石(tourmaline)、石英(quartz)、酒石酸(tartaricacid)、方硼石(boracite)、异极矿(calamine)、黄晶(topaz)、若歇尔盐(Rochellesalt)中的一种。这些晶体都具有非晶方性(anisotropic)结构，具有压电效应。

Claims (7)

1、一种静电粒子振荡高能加速器，其特征在于包括高压发生器、金属放电针、玻璃真空管、压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒和金属靶；玻璃真空管内充填有压电陶瓷或具有压电特性的天然矿石颗粒，玻璃真空管一端装有金属放电针，金属放电针通过导线与高压发生器相连接，玻璃真空管另一端内装有金属靶，金属靶连接有金属导线，通过金属导线引出到玻璃真空管外，玻璃真空管两端压扁玻璃封口，玻璃真空管上设置有真空排气口，通过真空排气口将玻璃真空管抽成真空后，真空排气口外端口烧熔密封。

2、根据权利要求1所述的静电粒子振荡高能加速器，其特征在于所述的金属放电针采用钨金属放电针。

3、根据权利要求1所述的静电粒子振荡高能加速器，其特征在于所述的金属靶采用六硼化镧金属靶极板。

4、根据权利要求1所述的静电粒子振荡高能加速器，其特征在于所述的高压发生器采用负离子发生器或高压变压器。

5、根据权利要求1所述的静电粒子振荡高能加速器，其特征在于在所述的金属放电针与金属靶之间设置有电磁场，电磁场采用电磁铁或永磁铁。

6、根据权利要求1所述的静电粒子振荡高能加速器，其特征在于所述的具有压电特性的天然矿石颗粒采用闪锌、钠氯酸盐、电气石、石英、酒石酸、方硼石、异极矿、黄晶、若歇尔盐中的一种。

7、根据权利要求1所述的静电粒子振荡高能加速器，其特征在于所述的玻璃真空管采用石英玻璃真空管。

Images