电子同步加速器文献
PLC在电子加速器控制系统中的应用
PLC在电子加速器控制系统中的应用
PLC作为一种可编辑的控制技术在各个行业中广泛应用。重点对其在电子加速器中的应用进行分析。
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在电子同步加速器中，电子轨道的曲率半径为式中ε(t)是电子的总能量，Bo(t)是电子轨道上的磁感应强度,e是电子的电荷。由此可见，要使电子轨道半径ro保持恒定，在电子能量ε(t)随时间增加时,轨道磁感应强度 Bo(t)必须同步地增长。由于电子的静止质量很小，在能量不很大（约2MeV以上）时，速度就已接近光速;能量再提高时,其速度变化很小（质量增加了）。因而,这些电子在恒定轨道上回转的周期To基本上不变;即式中v是电子的速度，с是光速。所以在电子同步加速器中，高频加速电场的频率不必调变，可以是恒定值；只要与电子在平衡轨道上的回转频率相同或成整数倍，就能保证谐振加速。
为了使进入同步加速器的电子的初速度接近于光速，一般采用感应加速器启动方式或注入器方式。前一种方法，是在轨道内侧磁轭上设置特殊的磁通棒起动时，先按电子感应加速器原理工作；当电子速度接近光速时，改变加速方法，开始加上高频加速电压，使其过渡到同步加速状态。后一种方法，是利用高压型电子加速器或低能电子直线加速器，把电子预加速到一定能量后注入到同步加速器里；一般在高能电子同步加速器上采用这种方法。
电子同步加速器的工作状态是脉冲式的。当轨道磁感应强度增长到最大值时，被加速电子的能量也达到最大值,这时加速过程结束。以后轨道磁感应强度下降,恢复到初始值，然后进行下一个加速脉冲。因此射线输出也是脉冲式的，重复频率决定于磁场变化的周期，一般为每秒10～60脉冲。
当电子作圆周运动时,由于一直受到向心力作用,会产生电磁辐射。这种电磁辐射对高能同步加速器来说是进一步提高能量的主要障碍之一。但是，当电子速度接近光速时，由于相对论效应，其辐射的角分布集中于电子轨道的切线方向，而且具有极其优越的光源特性。这种现象是40年代在电子同步加速器上发现的，通常称为同步加速器辐射，简称同步辐射或同步光。
电子同步加速器主要用于研究光核反应和介子物理等。在40年代就发现，当电子同步加速器中的高能电子速度接近光速时，因相对论效应会产生光辐射——同步辐射。几乎所有的电子同步加速器都兼有同步辐射作用。有的专门用于产生同步辐射，有的国家还建造产生光辐射的“光子工厂”。同步辐射是连续光谱，辐射强度高、准直性好、亮度大，且是天然偏振光，在辐射过程中不产生其他粒子，可实现脉冲发射以及可准确计算光能量，因此是一种理想的标准光源，在原子物理学、表面物理学、分子物理学、化学、生物学、医学及光学标准计量等方面有广泛的应用。
电子同步加速器是根据1944到1945年间Β.И.韦克斯勒和E.M.麦克米伦各自独立发现的粒子自动稳相原理（见同步回旋加速器）发展起来的。1947年美国建成第一台，随后各国陆续建造了能量为几十至几百兆电子伏的电子同步加速器。初期建造的电子同步加速器都属于弱聚焦型。1952年强聚焦原理受到重视，从此以后建造的高能（能量高于1GeV）电子同步加速器一般都采用强聚焦原理。
几乎所有已建成的高能电子同步加速器，都兼起产生同步辐射的作用，有的已改成专为产生同步辐射的电子储存环。这种装置有的叫做光子工厂。
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1.打开任务管理器2.选择【进程】3.找到netpasd.exe4.结束它的进程5.重新打开 NETPAS
工业探伤用的加速器分为回旋加速器和电子直线加速器 回旋加速器是一种高能X射线源，它可以取代笨重的X射线直线加速器、移动式X射线探伤机和采用放射性同位素γ射线探伤机。主要用于超厚工件的无损检测，可...
电子同步加速器用C形磁铁组成环形结构， 其间产生控制电子运动轨道的磁场。环形真空盒放置在各磁铁的空隙中，盒内装有加速电极或谐振腔，高频电源产生固定频率的高频电场， 通过加速电极或谐振腔加速电子。因电子静质量很小，在能量大于2兆电子伏时，其运动速度就接近光速，随着能量提高，速度变化很小，电子在磁场内作圆周运动，其轨道半径及周期基本不变。因此，高频电源的频率可保持不变。 一般先用直线加速器或高压加速器加速电子， 使其达到一定速度后再注入同步加速器。大型电子同步加速器常采用多个环形轨道组合，各环之间用直线轨道连接。
①具有从红外线到硬X射线广泛范围内的光滑连续谱。如使用单色器，可获得一定波长的单色光。
②辐射强度高，一个储存环的辐射总功率常在数千瓦以上。
③天然准直性好，其发散度一般小于1毫弧度。
④辐射亮度高，一般比X射线转靶的标识辐射亮度高10倍，比连续轫致辐射亮度高10倍。
⑤具有天然的偏振性。在轨道平面上是完全偏振光，其电矢量平行于轨道平面。
⑥洁净度很高。因同步辐射是自由电子发光的，不产生其他粒子本底。
⑦可实现脉冲化，脉宽可达 0.01～1纳秒或更短。
⑧光通量、能量分布及偏振度等均可准确计算，并和实验值很好地相符合，因此可做为标准光源。
电子同步加速器多用于光核反应和介子物理等方面的研究。同步辐射装置作为性能良好的新型光源，在原子、分子物理、固体物理、表面物理、天体物理、化学、生物学、医学、环境科学、能源科学、材料科学、光刻技术、显微技术和光学标准计量等等许多科学技术领域里，得到越来越广泛的应用。
PLC在电子加速器控制系统中的应用
PLC在电子加速器控制系统中的应用
PLC作为一种可编辑的控制技术在各个行业中广泛应用。重点对其在电子加速器中的应用进行分析。
同步加速器中加速电子的电磁辐射在很宽的波段内产生强的连续谱。伊万诺科和波梅兰丘克以及施温格尔发展了这种同步加速器辐射的理论。这种辐射沿电子轨道的切线方向射出，其角发散等于电子剩余能量与它的总能量E之比。例如，在100MeV时，光束的宽度大约是2°。辐射功率与E成正比。当电子能量增加时，最大值向短波方向位移。同步加速辐射是部分偏振的(偏振度接近85%)，电矢量位于电子轨道平面内。按相对单位或绝对单位都可计算同步加速器的辐射。
一种利用一定的环形轨道上用高频电场加速电子或离子的环形加速器装置。同步加速器中磁场强度随被加速粒子能量的增加而增加，从而保持粒子回旋频率与高频加速电场同步。
同步加速器是根据1944到1945年间Β.И.韦克斯勒和E.M.麦克米伦各自独立发现的粒子自动稳相原理(见同步回旋加速器)发展起来的。1947年美国建成第一台，随后各国陆续建造了能量为几十至几百兆电子伏的电子同步加速器。初期建造的电子同步加速器都属于弱聚焦型。
现代同步加速器都采用强聚焦。1952年强聚焦原理受到重视，从此以后建造的高能(能量高于1GeV)电子同步加速器一般都采用强聚焦原理。
同步辐射装置的储存环和增强器皆采用电子同步辐射加速器原理。
当带电粒子(通常是电子)垂直注入均匀的恒磁场绕磁力线作圆周运动时,即使粒子的速率恒定,它也具有向心加速度，从而产生电磁辐射。由非相对论性(vc)低能电子发射的，叫回旋加速器辐射，由相对论性(v≈c)高能电子发射的，叫同步加速器辐射。它们首先是在回旋加速器和同步加速器中被观察到的，因而得名。有的文献中将两者统称回旋加速器辐射，苏联文献中常称为磁轫致辐射。
此两种辐射的偏振状态相似，都在垂直于磁场的方向上线偏振，在沿磁场的方向上圆偏振，在斜方向上一般是椭圆偏振(见光的偏振)。
两种辐射的频谱和角分布的特点有很大不同。回旋加速器辐射的谱是由拉莫尔角频率Ω0,及其谐频组成的分立谱(e和m0分别是电子的电荷和静止质量,B为磁感应强度，с为光速)。能量主要集中在基频,谐频成分极弱;辐射的方向性不强。相对论性电子的能量为γm0с2, 其中v是电子速度。 由于相对论效应,随着电子能量的增大，电子的质量m=m0γ增大，拉莫尔角频率的数值减小，并因电子速度上的差异而有所分散，从而使回旋加速器辐射的谱线间隔减小，线宽加大。在极端相对论性条件下，辐射谱变为连续的，这便是同步加速器辐射。与回旋加速器辐射相比，同步加速器辐射具有以下一些不同的特征:
① 存在一个临界角频率(R为粒子轨道半径),在其附近能谱有极大值。ωωc时,辐射功率谱正比于ω时;ωωc时，正比于
(ω/ωc)┩exp(-ω/ωc)。
随着γ 的增大，能谱的极大值向更高级的谐频转移。
② 对于给定的磁场，总辐射功率正比于γ2;对于给定轨道半径，它正比于γ4，即总辐射功率随粒子能量的增大而急剧增强。
③ 辐射的方向性极强，它像探照灯似地分布在以粒子运动方向为轴的极窄角锥内,锥的半角宽度θ~1/γ(见图)。 电子回旋运动产生电磁辐射的最早理论研究要追溯到20世纪初，G.A.肖脱于1912年计算了经典原子模型的辐射。40年代,Д.Д.伊万年科和И.Я.坡密朗丘克以及J.S.施温格曾考虑了这类辐射对设计圆形粒子加速器的重要性。尔后朱洪元(1948)和施温格(1949)发展了有关回旋加速器辐射的理论，这些理论公式已列入标准的教科书。理论计算表明，同步加速器中带电粒子能量U因辐射而产生的损耗率为q为电荷。此式表明,随U的增加极快。此外,对于质量小的电子,这种辐射消耗特别严重(∞m0-4)。这种辐射是高能圆形轨道加速器中最主要的能量损失机制。为了减少它，通常要采用很大的半径R。
同步加速器辐射为人们提供了一种高度准直并可连续调谐的强光光源。特别是在真空紫外和X射线波段,尚无可用的激光器与之匹敌。50年代同步加速器辐射已被广泛研究,60年代前期，美国国家标准局(NBS)的K.科德林、R.P.马登和他们的合作者开始把180MeV的同步加速器当作辐射源用于原子光谱的研究。近年来美国、苏联、日本和西欧许多国家都开展了这方面的工作，用同步加速器或储存环发出的同步加速器辐射来进行光化学、生物学、固体及其表面、材料学、光子散射、非线性光学、X射线全息、X射线显微学、X 射线光刻等多方面的探索和研究。这方面的研究以前多借助于粒子物理学的装置，近年来一批专用的设备正在设计或制造中。
同步加速器辐射是天体物理学中一种重要辐射机制。目前普遍认为，很多具有幂律谱和偏振的非热宇宙射电辐射来源于高能粒子的同步加速器辐射。这类射电源中最著名的例子是为中国《宋史》记载的蟹状星云中心1054年爆发的超新星遗迹。
参考书目
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K.codlingand R.P.Madden,J.Appl.Phys.,Vol.36,p.380, 1965.
同步加速器辐射