電子環加速器，是一種用人工方法產生快速帶電粒子束的裝置。它利用一定形態的電磁場將正負電子、質子、輕重離子等帶電粒子加速，使它們的速度達每秒幾千公里、幾萬公里乃至接近光速。
基本介紹
- 中文名：電子環加速器
- 外文名：electron ring accelerator
- 簡寫：ERA
- 別名：煙圈加速器
- 基本過程：成圈、壓縮、捕獲正離子和加速
- 提出時間：1957年
提出及發展,原理,基本過程,
提出及發展
原蘇聯Bekcлeл於1957年提出了“電子環加速器”方案。
1968年在美國伯克利勞倫斯實驗室（LBL）開了一次電子環加速器（ERA）的討論會，與會科學家對電子環加速器（ERA）的成功寄予很大的希望。此後不少國家成立了研究組，少者數人，多者近100人進行理論和實驗方面的研究。
1971年原蘇聯V.P.Sarantsev在日內瓦高能加速器會上作了電於環加速器將α 粒子加速到30MeV的報告。美國加利福尼亞大學勞倫斯輻射實驗室提出了一個將質子加速到65—10GeV的電子環加速器方案，加速器全長約 400m，造價估計240萬美元左右。
1978年原蘇聯杜布納小組報告了電子環加速器（ERA）加速重離子的結果：加速器總長度為 50 cm，電子能量為20MeV，電子環的大半徑R=3 cm，小半徑a=2 mm，有個的離子被加速，其加速率為4MeV/核子/m，對其他重離子的加速率為1.5—2 MeV/核子/m。5×1011 N14
仿佛從電子環加速器（ERA）的結果可以看到新的希望，但由於電子環加速器（ERA）存在的不穩定性，如負質量不穩定性等使原來希望達到100MV/m的場梯度受到了限制（低於50MV/m）。因此電子環加速器作為高能量加速器的主張已被放棄，但少數實驗室仍在研究電子環加速器（ERA）作為重離子加速器的可能性。總之，作為集團加速的電子環加速器有所進展，但仍有不少問題需要進一步研究和解決。
原理
把由直線電子感應加速器引出的電子束注入到磁鏡中，然後用增加磁場的辦法對電子束進行絕熱壓縮形成電子環。電子環形成的地方，由於電荷密度高，其電場足以使周圍氣體電離並捕獲部分離子載入到電子環中。當該環被加速時，電子環—離子一起被加速。
基本過程
在電子環加速器中，基本過程分為四步，即成圈、壓縮、捕獲正離子和加速。
環狀陰極發射出熱電子被陽極加速，穿過陽極後形成圓筒狀電子束，並進入到一個磁場的尖形場區在陽極後面的磁性材料環使兩邊縱向相反方向的磁場在此處形成高的徑向磁場），此處的徑向磁場使電子轉圈，並使電子的縱向動能轉換成轉圈的角向動能。
電子束通過尖形場區後，磁場逐漸加大，電子的迴旋半徑也逐漸減小。這不但使電子環的縱向尺寸變小，徑向尺寸也變小，因此形成電荷密度很高的電子環。由於圓筒電子束是脈衝化的，因此被壓縮的電子環是一個接一個地沿縱向方向運動，如同吐的煙圈一樣，故也被稱之為“煙圈加速器”。
電子成圈並被壓縮後，其電荷密度很高，並形成很強的電場。
為了加速離子，我們在壓縮電子環的途中送入10 −10Pa 壓力的氣體，氣體被電子環電離後部分被電子環捕獲。這不但達到集團加速的可能，而且電子環捕獲離子後自身的穩定性也得到改善。
載入離子的電子環沿縱向運動，其中已被捕獲的離子同電子環一起以同樣的縱向速度運動，若電子環沿縱向運動時，縱向磁場逐漸減小，則電子環的角向速度也減小，這導致電子環的縱向速度增加。結果電於環中的離子的也跟著增加，這也就實現了離子的加速。由於這是因磁場減小，電子環直徑變大時被加速的，因此被稱為“膨脹加速”。
當然也可以用外場來加速電子環。
