串列加速器

1931年美國的范德格拉夫（R.J.Van de Graaff）發明了靜電加速器，質子能量達到1.5MeV。串列加速器就是在靜電加速器基礎上發展起來的、由兩段(甚至三段)靜電加速器組成的加速器。 ^[1] 

HVEC的串列加速器全部是橫式的，加速器廠房低，使用維修方便是其優點。

（1）負離子注入器

由負離子源，偏轉磁鐵，預加速管，脈衝系統和真空系統等組成，可產生80-180keV的可變能量低發射度束流。

注入器可以裝備多種類型的負離子源，因而原則上可以提供全粒子。

90度雙聚焦偏轉磁鐵的偏轉半徑R=14’’，質能積為9.6MeV，AMU可以偏轉帶有單電荷，質量為240，能量為40keV的離子。它的質量分辨率不小於90，這比MP型的好得多，對重離子工作時更為有利。

調節柵網透鏡和光欄等光學元件，可以使注入束流的發射度與加速器低能端的接收度相匹配。

毫微秒脈衝系統採用先切割再聚束的方法，可以用於質子及重離子。 ^[2] 

（2）高壓發生器

高壓發生器的鋼桶長25m，最大內徑5.5m，它與MP型的不同處是鋼桶兩邊呈圓錐形而無MP型的拐角(“Knee”)結構，而且長度增加2英尺。實驗證明“Knee”是MP型電壓升高的一個限制因素。鋼桶的容量為360立方米，用SF_a作為絕緣氣體，工作氣壓7.2個絕對大氣壓，需要SF_a氣體約17噸。SF_a氣體由四川硫酸廠供應。

HI-13的大鋼桶由大連機器製造廠承製，分成九段在工廠加工校驗好，再運至現場焊成整體，經HVEC技術人員檢驗質量合乎要求。絕緣支柱用玻璃塊和金屬片膠結而成。每段長1.8m，在高壓電極的兩邊各有四段，採用桁架結構，一端用彈簧加壓力，使總長20餘米的絕緣體懸空保持在鋼桶的中心線上。高壓電極的梯度為129kV/cm，絕緣柱的梯度為18kV/cm。

輸電系統採用一條輸電梯，輸電電流約為400uA。它的優點是使用壽命長，電流穩定度高，能承受高電壓擊穿，運行時不象輸電帶那樣磨下塵屑，因而高電壓性能好。

在XTU型(鋼桶中間直徑加大到7.6m)上無加速管試驗高壓時，這套系統電壓最高升到過20MV，説明它的軸向絕緣用於13MV是有很大餘量的，型有幾台高壓一也試到過巧。由此可見，HI-13的高壓發生器的電莊是能夠超過13MV的。 ^[2] 

（3）加速管

加速管外徑用不鏽鋼電極片和派力克斯玻璃環加PVA膠粘結而成，每段72節，長約1.8m，共8段，安裝在高壓電極兩邊的絕緣柱內。加速電場為斜場結構，用於抑制電子負載。為了減少高電壓發生器擊穿時對於加速管的危害，加速管採用獨立的電阻分壓系統。加速管的真空為10乇，由兩台10英寸油擴散泵系統來保證，擴散泵油為聚笨醚。這種加速管1973年HVEC在XTU型試驗時於16MV下出過束流。

（4）高壓電極內部設備

原型MP高壓電極內部只裝一條氣體剝離管道，設備較簡單。隨着電壓的升高和重離子實驗工作的發展，高壓電極內部設備也逐漸增多。

為了把電壓從10MV提高到13MV，加速管的孔徑縮小了好多，氣導也因而減小。重離子工作時要求加速管內的真空度比較高，故HI-13的高壓電極內裝有三個真空泵。剝離氣體主要由欽球昇華泵播除，剝離器兩端各有一個欽吸附泵可以輔助抽加速管的真空。兩端的兩個球閥在維修剝離器時關閉可使加速管保持真空。

剝離器出口有一個三單元四極靜電透鏡，可使剝離後的束流適當聚焦。此透鏡的電極還可用作束流在垂直方向的導向器。

重離子在通過剝離器後會形成多種電荷態。利用電四極透鏡和在加速管內相應的光欄可以對電荷態進行部份選擇，使那些具有所需電荷態的離子通過加速管加速出來。

HI-13的注人器有好的質量分辨率，被剝離後的離子又可進行部分電荷態的選擇，這使HI-13有較好的重離子工作性能。對於超越鈾核庫侖勢壘的加速離子的質量數可到27左右，對於相近粒子體系的近閾反應，則加速離子的質量數不大於60。 ^[2] 

（5）磁分析器開關磁鐵和實驗管道

（6）加速器高壓分段鍛鍊裝置

大型串列加速器的靜電儲能很大，高壓擊穿時形成的衝擊波常常打壞各種設備，對20MV的串列加速器，靜電儲能可達100kWS。為了保證加速器的安全鍛鍊並診斷問題所在，HI-13上加裝了一套高壓分段鍛鍊裝置。它是利用徑向的短路棒和軸向的煊路繩互相配合，可以任意選擇試驗任何一段分壓柱秘加速管的高電壓性能，這將有助於加速器的調試和安全運行 ^[2]  。

衡量加速器性能主要看加速粒子所能達到的能量和粒子流的強度（流強）。按照粒子能量的大小，加速器可分為低能加速器（能量小於100MeV）、中能加速器（能量在100MeV～1GeV）、高能加速器（能量在1GeV～1TeV）和超高能加速器（能量在1TeV以上）。低能和中能加速器主要用於各種實際應用 ^[3]  。

加速器的兩種用途：一是進行物質結構的基本研究（包括原子、分子、原子核和基本粒子三個層次）；另外在工業、農業和醫學等領域有廣泛的應用價值。