电子束的原理

2020-11-20 09:50:18

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电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压（25-300kV）加速电场作用下被加速至很高的速度（0.3-0.7倍光速），经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。

电子在电场中会受力而得到加速、提高能量，产生电子束。

电子束的原理

一台电子加速器，注入的电子能量为20GeV（1GeV=109 eV，也就是10亿电子伏特），相应的电子速度为0.99999999979倍光速。电子经加速器加速后，能量可达到100GeV，电子速度达到0.999999999987倍的光速。这说明，电子在这台加速器里速度几乎没有增加，而能量增加了4倍。

其实，加速器离人们的生活并不远。现代生活中已经普及的电视、计算机显示器所用的显像管就是一台小小的电子加速器。

显像管有玻璃密封外壳，内部抽成真空。由一端的电子枪产生的电子束（强度受影像讯号控制）经过聚焦线圈聚焦后在高压电极的作用下加速向前运动。与此同时，电子束在偏转电极的作用下，自上而下作水平方向的扫描。这样，在显像管另一端的荧光屏上就形成了明暗程度不同的亮点。

粒子加速器的结构可以与显像管类比。显像管中的电子枪对应于加速器的电子枪或离子源，显像管中加速电子用的高压电极对应于加速器中的高压加速电极及加速腔。显像管中控制电子运动的电偏转板与聚焦电子的聚焦线圈，对应于加速器中控制粒子运动轨道和聚焦粒子束流的多种电磁部件，如导向磁铁、聚焦磁铁、多极校正磁铁等。对粒子加速器的粒子运行管道来说，为了减少粒子在运动中与残余气体碰撞而造成粒子的丢失和束流性能变坏，所要求的真空度比显像管要高数千到数万倍。

随着科学技术的不断发展，根据科学家对粒子能量和流强的不同要求，陆续产生了不同原理、不同结构的多种加速器。