在電子感應(yīng)加速器的示意圖中,磁軛和磁極均用硅鋼片制成。在上下圓形磁極間的氣隙中放置用優(yōu)質(zhì)玻璃或陶瓷材料做成的環(huán)形真空盒。在真空盒內(nèi),需要保持Torr的真空度。當(dāng)電磁鐵繞組通以交變電流,產(chǎn)生交變磁場(chǎng)時(shí),在真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時(shí)間變化,這時(shí)真空盒空間內(nèi)也就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場(chǎng)。因磁場(chǎng)分布是軸對(duì)稱的,所以感應(yīng)電場(chǎng)的電力線是閉合的同心圓族,其中一條同真空盒軸線相一致。如果用電子槍沿電力線方向?qū)㈦娮幼⑷氲秸婵蘸袃?nèi),那么這些電子將在渦旋電場(chǎng)作用下得到加速。
在磁場(chǎng)由弱變強(qiáng)的增長(zhǎng)過(guò)程中,電子在真空盒里可回轉(zhuǎn)幾兆圈,被加速而獲得幾兆電子伏甚至上百兆電子伏的能量。磁場(chǎng)增長(zhǎng)到最大值后下降,由強(qiáng)變?nèi)趸謴?fù)到初始值;這時(shí)間內(nèi)它所產(chǎn)生的渦旋電場(chǎng)方向同電子運(yùn)動(dòng)方向相反。因此,應(yīng)當(dāng)在電場(chǎng)改變方向之前就把電子引出來(lái);或使高能電子打在鎢、鉑等金屬靶上,通過(guò)軔致輻射產(chǎn)生γ射線?梢(jiàn),電子感應(yīng)加速器的射線輸出是脈沖式的,每秒鐘的脈沖數(shù)就等于交變磁場(chǎng)的頻率。
電子感應(yīng)加速器的能量上限,取決于電子沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)受到較大的向心加速作用而產(chǎn)生的能量輻射損失。這種輻射損失,是隨電子能量的四次方迅速增長(zhǎng)的。只有采取特殊措施來(lái)補(bǔ)償這一能量損失,才能維持電子的軌道半徑不變,使電子能量進(jìn)一步提高。不過(guò),在電子感應(yīng)加速器中補(bǔ)償起來(lái)比較困難,所以用感應(yīng)加速器方法很難把電子加速到很高能量,到目前為止,這種加速器所達(dá)到的最高能量是315MeV。
另一方面,由于電子的能量正比于 Bo·ro值,而B(niǎo)o值受一定條件的限制,所以要繼續(xù)提高能量便需要更大的電磁鐵以加大Ro值,致使造價(jià)隨能量的2~3次方增加。因此,需要很高能量的電子束時(shí),一般選用電子同步加速器或電子直線加速器。
當(dāng)能量在數(shù)十兆電子伏以下時(shí),電子感應(yīng)加速器具有容易制造、便于調(diào)整使用,價(jià)格較便宜等優(yōu)點(diǎn)。所以在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各方面被廣泛采用。主要用于工業(yè)γ射線探傷和射線治療癌癥(利用電子或γ射線)等方面。世界上已有一百多臺(tái)這種加速器在工作著,其中大多數(shù)的能量都在 20~30MeV以下。中國(guó)生產(chǎn)的工業(yè)探傷和醫(yī)用電子感應(yīng)加速器的能量為25MeV。
電子感應(yīng)加速器也可以用來(lái)進(jìn)行低能光核反應(yīng)的研究,并可作活化分析及其他方面的輻射源。
電子感應(yīng)加速器的電子流強(qiáng)度比較小,平均電子流一般不超過(guò)微安數(shù)量級(jí);γ射線強(qiáng)度也比較弱,一般離靶1m處約50~100R/min。
近年來(lái)發(fā)展的輕便的電子直線加速器的射線強(qiáng)度比較大,有后來(lái)居上的趨勢(shì)。