粉塵靜電加速設(shè)備原理及發(fā)展現(xiàn)狀

1、粉塵靜電加速設(shè)備原理及發(fā)展現(xiàn)狀摘要：微米級(jí)空間碎片數(shù)量巨大，與航天器的碰撞概率很高，其累積效應(yīng)會(huì)影響航天器的性能。國(guó)外已 發(fā)展了粉塵靜電加速設(shè)備用于模擬微米級(jí)空間碎片的撞擊效應(yīng)。文章對(duì)粉塵靜電模擬加速設(shè)備的原理和發(fā)展 現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并對(duì)該種設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析討論。 關(guān)鍵詞：微米級(jí)空間碎片；地面模擬；加速設(shè)備；粉塵靜電，粉末涂料微米級(jí)空間碎片主要包含剝落碎片、濺射物、 AI203粉塵、微流星體等。微米級(jí)碎片與航天器的 碰撞概率很髙，雖然每一次碰撞不一定造成航天 器損壞，但它們的累積效應(yīng)仍然會(huì)影響航天器的 性能M。其影響主要表現(xiàn)在：改變航天器表面的 性能，降低成像質(zhì)量；改變輻射、吸收特性；在

2、 航天器表面造成撞擊坑，損壞航天器表面材料， 對(duì)表面器件造成損傷。另外，撞擊產(chǎn)生的等離子 體云會(huì)產(chǎn)生放電、短路、供電失常等效應(yīng)，造成 航天器故障。 超高速撞擊地面模擬實(shí)驗(yàn)是研究微米級(jí)空間 碎片撞擊效應(yīng)最直接、最有效的手段。國(guó)外針對(duì) 微米級(jí)碎片地面模擬實(shí)驗(yàn)已開(kāi)展了幾十年的研 究，其加速方法和測(cè)試手段已經(jīng)相對(duì)成熟；而國(guó) 內(nèi)針對(duì)微米級(jí)碎片的研究尚處于初始階段。 針對(duì)微米級(jí)空間碎片超高速撞擊地面模擬實(shí) 驗(yàn)，目前國(guó)內(nèi)外主要使用粉塵靜電加速5_13】、激 光驅(qū)動(dòng)加速、等離子體加速及電炮加速等幾類加 速設(shè)備。其中，粉塵靜電加速方法在模擬微米級(jí) 空間碎片尤其是在加速數(shù)量龐大的粉塵級(jí)碎片上 有明顯的優(yōu)勢(shì)。 2粉

3、塵靜電加速原理 1960年，Shelton5提出使用靜電加速方法對(duì)粉塵粒子進(jìn)行加速，通過(guò)對(duì)用于核物理研究的 離子源改造設(shè)計(jì)了第一個(gè)粉塵源。1978年德國(guó) Max-Plank研究所設(shè)計(jì)研制了第一臺(tái)粉塵靜電加 速器。目前國(guó)際上己利用靜電加速裝置開(kāi)展了大 量的粉塵實(shí)驗(yàn)，根據(jù)需求也研制了一些新的設(shè)備。 其中，如何使粉塵源中粒子帶電是成功加速微米 級(jí)粒子的關(guān)鍵技術(shù)。 粉塵加速裝置包括粉塵粒子源、加速通道、 含有粒子挑選器的偏離管以及實(shí)驗(yàn)靶室4部分。 圖1為德國(guó)Max-Plank研究所的粉塵加速裝置示 意圖6。圖1德國(guó)Max-Plank研究所的粉塵加速裝置示意圖 Fig. 1 The schematic

4、diagram of dust accelerator at Max-Planck-Institut fur Kemphysik in Germany 粉塵粒子源由鈦粉制成，包含粒子貯藏箱和 貯藏箱內(nèi)作為充電電極的鎢針、釋放板和準(zhǔn)直管。 將粉塵裝填進(jìn)jt藏箱內(nèi)，通過(guò)箱內(nèi)的鎢針電極進(jìn) 行充電。鑄針電極與約20 kV的恒壓源連接，貯 藏箱與幅度為10 kV的脈沖電壓連接。在庫(kù)侖斥 力作用下帶電粒子開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，擊打鎢針的尖端部 分，通過(guò)接地的釋放板從貯藏箱內(nèi)拖拉出去。帶 電粒子通過(guò)準(zhǔn)直管后進(jìn)入裝置的加速單元。粒子 源內(nèi)部要達(dá)到104Pa的真空度，避免高電場(chǎng)強(qiáng)度 產(chǎn)生的電火花。粉塵源的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示

5、。圖2粉塵粒子源的結(jié)構(gòu)原理圖 加速通道對(duì)粒子源釋放的帶電粉塵粒子進(jìn)行 加速。使用Van de Graaff加速裝置可以提供2MV 的加速電壓。2MV的電勢(shì)能差轉(zhuǎn)化為粒子動(dòng)能， 通過(guò)能量守恒可以計(jì)算帶電粒子的最終速度 v =2qUJm ,粒子速度主要與其荷質(zhì)比和加 速電壓有關(guān)。通過(guò)連接的電荷敏感放大器可以測(cè) 量粒子的速度和電荷，進(jìn)而根據(jù)能量守恒可以計(jì) 算出粒子的質(zhì)量和半徑。 粒子挑選器根據(jù)可調(diào)約束條件挑選符合條件 的粒子,不符合條件的粒子被電容器板偏置出去。 具體有3種操作模式：（1)單一模式：設(shè)置了速度 和質(zhì)量范圍，每挑選一個(gè)粒子即停止；(2)自動(dòng)模 式：設(shè)置了速度范圍；（3)連續(xù)模式：所有粒

6、子都 可以通過(guò)。 實(shí)驗(yàn)靶室內(nèi)要絕對(duì)清潔，以免其他化學(xué)成分 影響彈丸和靶的材料分析結(jié)果。靶室真空度一般 為 10、。串列靜電加速器    又稱多級(jí)靜電加速器。其中最基本的為兩級(jí)串列加速器。兩級(jí)以上如三級(jí)和四級(jí)串列加速器，不過(guò)是由兩臺(tái)兩級(jí)串列加速器（或由一臺(tái)兩級(jí)串列加速器和一臺(tái)單級(jí)靜電加速器）組合而成的加速系統(tǒng)。兩級(jí)串列加速器裝設(shè)有兩根加速管，公用一個(gè)高壓電極，帶電粒子從加速器地端注入一根加速管被加速一次，進(jìn)到高壓電極內(nèi)，通過(guò)電荷轉(zhuǎn)換裝置（對(duì)負(fù)粒子束采用電子剝離器）粒子帶電極性改變，然后進(jìn)入第二根加速管再次被加速。從而在同一個(gè)電極電壓下，粒子兩次得到加速，大

7、大提高了粒子的能量。這種提高靜電加速能量的方法，早在 20世紀(jì) 30年代就已提出，直到負(fù)離子源和原子的剝離技術(shù)取得成功之后，才于1958年建成了世界上第一臺(tái)加速質(zhì)子能量為13.4兆電子伏的串列加速器。由于這種加速器保持了靜電加速器的原有特點(diǎn)，又提高了能量，離子源裝在加速器地電勢(shì)處,調(diào)節(jié)、更換零件都方便,又便于加速多種粒子，所以發(fā)展得很快，60年代達(dá)到了它的全盛時(shí)期。到1986年時(shí),運(yùn)行中的串列加速器端電壓達(dá)5兆伏以上的約有70臺(tái)。端電壓50兆伏的串列加速器也在研制中。兩級(jí)串列加速器的工作原理由圖1說(shuō)明，從負(fù)離子源產(chǎn)生負(fù)離子束，經(jīng)過(guò)預(yù)加速（一般幾百千伏）、分析磁鐵注入串列加速器的一根加速管，由于

8、加速器的高壓電極為正高壓，對(duì)負(fù)離子產(chǎn)生吸引力，粒子朝高壓電極方向被加速一次。當(dāng)負(fù)離子進(jìn)到高壓電極內(nèi)部時(shí),經(jīng)過(guò)電荷剝離器轉(zhuǎn)變?yōu)閹в蠳個(gè)電荷單位的正離子（N一般稱粒子的電荷態(tài)）。而后,正離子進(jìn)入第二根加速管中，又受到正高壓的排斥力，第二次被加速，經(jīng)過(guò)兩次加速，粒子獲得的總能量為E(N1)eV,式中E代表粒子的能量,e為電子的電荷，V為加速器端電壓。對(duì)于質(zhì)子N1,則粒子能量正好對(duì)串列加速器端電壓的二倍，也就是說(shuō)質(zhì)子能量為相同的端電壓的單級(jí)靜電加速器的二倍。 圖2a是由一臺(tái)正高壓的兩級(jí)串列加速器和一臺(tái)負(fù)高壓的單級(jí)靜電加速器組成的三級(jí)串列加速器。負(fù)離子源裝在單級(jí)靜電加速器的高壓電極內(nèi)，負(fù)離子在

9、單級(jí)靜電加速器內(nèi)被加速一次，再注入兩級(jí)串列加速器，完成后兩次加速。圖2b是由一臺(tái)正高壓的兩級(jí)串列加速器和一臺(tái)負(fù)高壓的兩級(jí)串列加速器組成的三級(jí)串列加速器,這種方式下離子源可放在加速器外邊,處在地電勢(shì)，采用正離子源，由正離子源產(chǎn)生的正離子束，要通過(guò)電荷中和管道變成中性束，注入負(fù)高電壓電極的兩級(jí)串列加速器，在第一根加速管不加速。當(dāng)粒子到達(dá)高壓電極內(nèi)部時(shí)，通過(guò)添加電子孔道，中性束變成負(fù)離子束,在第二根加速管中完成第一次加速,后兩次加速由一臺(tái)正高壓電極的兩級(jí)串列加速器來(lái)完成，過(guò)程與上面相同。從機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看，串列加速器有水平式和直立式兩種。隨著端電壓不斷升高，加速結(jié)構(gòu)越來(lái)越長(zhǎng)。對(duì)水平式的加速器來(lái)說(shuō)，高壓電

10、極和加速管的水平支撐越來(lái)越困難；而直立式的加速器的廠房建筑也越來(lái)越高。為此發(fā)展了一種直立折疊式的結(jié)構(gòu)。如美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的端電壓25兆伏的加速器。它的結(jié)構(gòu)像一個(gè)倒置的字母U。從下面注入的離子經(jīng)一次加速在高壓電極內(nèi)被一個(gè)大的偏轉(zhuǎn)磁鐵偏置180°后,進(jìn)入另一根加速管第二次加速。為了進(jìn)一步提高粒子的能量，串列加速器常作為注入器，同其他類型的加速器，如扇形聚焦回旋加速器或分離扇回旋加速器串連起來(lái)聯(lián)合運(yùn)行。就串列加速器本身的發(fā)展來(lái)說(shuō)，人們還在為創(chuàng)造新的端電壓記錄而努力。諸如設(shè)計(jì)新型的加速管和輸電系統(tǒng)，研究和改善介質(zhì)的絕緣性能，改進(jìn)工藝等等以提高耐高電場(chǎng)的強(qiáng)度。 靜電除塵器靜電除塵

11、器的工作原理是利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場(chǎng)作用下與氣流分離。負(fù)極由不同斷面形狀的金屬導(dǎo)線制成，叫放電電極。正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo)，它對(duì)除塵效率有直接的影響。比電阻過(guò)低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流。比電阻過(guò)高，到達(dá)集塵電極的塵粒電荷不易放出，在塵層之間形成電壓梯度會(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象。這些情況都會(huì)造成除塵效率下降。簡(jiǎn)介靜電除塵器的電源由控制箱、升壓變壓器和整流器組成。電源輸出的電壓高低對(duì)除塵效率也有很大影響。因此，靜電除塵器運(yùn)行電壓需保持40

12、一75kV乃至100kV以上。靜電除塵器及其相關(guān)部件(11張)2特點(diǎn)靜電除塵器與其他除塵設(shè)備相比，耗能少，除塵效率高，適用于除去煙氣中00150m的粉塵，而且可用于煙氣溫度高、壓力大的場(chǎng)合。實(shí)踐表明，處理的煙氣量越大，使用靜電除塵器的投資和運(yùn)行費(fèi)用越經(jīng)濟(jì)。寬間距臥式電除塵器技術(shù)概述HHD型寬間距臥式電除塵器是該公司引進(jìn)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，總結(jié)三十年來(lái)的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國(guó)各行業(yè)工業(yè)窯爐廢氣工況的特點(diǎn)，為適應(yīng)日趨嚴(yán)格的廢氣排放要求和WTO市場(chǎng)準(zhǔn)則研究開(kāi)發(fā)的科研成果。該成果已廣泛應(yīng)用在冶金、電力、水泥等行業(yè)。深得全國(guó)廣大用戶信賴，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。最佳寬間距及極板特別配置使得電場(chǎng)場(chǎng)

13、強(qiáng)、板電流分布更加均勻，驅(qū)進(jìn)速度可提高 1.3倍，使捕集粉塵比電阻范圍擴(kuò)大到10 1 -10 14 -cm，特別適用于硫化床鍋爐、新型水泥干法回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)、燒結(jié)機(jī)等廢氣的高比電阻粉塵回收，減緩或消除反電暈現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的整體新型RS電暈線最高長(zhǎng)度可達(dá)15米，具有起暈電壓低，電暈電流密度大，鋼性強(qiáng)，永不破損，具有抗高溫、抗熱變能力，結(jié)合頂部振打方式清灰效果極佳。根據(jù)粉塵濃度大小配置相應(yīng)的電暈線密度，從而可適應(yīng)高粉塵濃度的收塵，最高允許入口濃度可達(dá)1000g/Nm 3。電暈極頂部強(qiáng)力振打根據(jù)清灰理論設(shè)計(jì)的頂部放電極強(qiáng)力振打，可采用機(jī)械和電磁兩種任選方式。陰陽(yáng)兩極自由懸吊HHD電收塵器收塵系統(tǒng)和電

14、暈極系統(tǒng)均采用三維懸吊結(jié)構(gòu)，當(dāng)廢氣溫度過(guò)高時(shí)，收塵極和電暈極將按三維方向任意膨脹伸展，收塵極系統(tǒng)還特別設(shè)計(jì)了抗熱變鋼帶約束結(jié)構(gòu)，使得HHD電收塵器具有較高的抗熱變能力，經(jīng)商業(yè)運(yùn)行表明，HHD電收塵器最高耐溫可達(dá)390。提高振打加速度改善清灰效果 ：收塵極系統(tǒng)清灰好壞直接影響收塵效率，大部分電收器在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后都表現(xiàn)出效率下降情況，究其根源主要是收塵極板清灰效果差所致， HHD電收塵器利用最新撞擊理論和實(shí)踐結(jié)果，改傳統(tǒng)扁鋼撞擊桿結(jié)構(gòu)為整體型鋼結(jié)構(gòu)，又將收塵極的側(cè)部振打錘結(jié)構(gòu)刪繁就簡(jiǎn)，使掉錘環(huán)節(jié)減少2/3，實(shí)驗(yàn)表明收塵極板面最小加速度從220G提高到356G。占地面積小、重量輕由于放電極系統(tǒng)

15、采用頂部振打設(shè)計(jì)，且打破常規(guī)創(chuàng)造性地將每個(gè)電場(chǎng)采用非對(duì)稱懸吊設(shè)計(jì)，并利用美國(guó)環(huán)境設(shè)備公司殼體計(jì)算機(jī)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得在同樣收塵總面積的情況，電收塵器總體長(zhǎng)度減少3-5米，重量減輕15%。高保證絕緣系統(tǒng)為防止電收塵器1的高壓絕緣材料結(jié)露爬電，殼體采用蓄熱雙層充氣屋頂設(shè)計(jì)，電加熱采用最新PTC、PTS材料，絕緣套管底部采用雙曲線反吹清掃設(shè)計(jì)，徹底杜絕了瓷套管結(jié)露爬電的易發(fā)故障，且維護(hù)、保養(yǎng)、更換極為便利。匹配L-C高系統(tǒng)高壓控制可采用 DSC系統(tǒng)控制，上位機(jī)操作，低壓控制采用PLC控制， 中文觸摸屏操作。高壓電源采用恒電流、高阻抗直流電源，匹配 HHD電收塵器本體?？僧a(chǎn)生高除塵效率、克服高比電阻、

16、處理高濃度的優(yōu)越功能。3參數(shù)表1：序 號(hào) 技術(shù)性能 型號(hào)規(guī)格 HHD-30/3/1 HHD-35/3/1 HHD-40/3/1 HHD-45/3/1 HHD-50/3/11 電場(chǎng)有效斷面積（m2） 30 35 40 45 502 室數(shù) 1 1 1 1 13 電場(chǎng)數(shù) 3 3 3 3 34 處理廢氣量（m3/h) 75600.88200-126000 113400.162000 113400.162000 126000-1800005 電場(chǎng)風(fēng)速 (m/s) 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.06 極板間距 (mm) 400.400.400.400.4007

17、 通道數(shù) 14 14 18 16 188 電暈極型式 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺9 收塵極型式 C480 C480 C480 C480 C48010 總有效電暈線長(zhǎng)度（m) 1814 2100 2400. 2688. 298111 總收塵面積 (m2） 1733 2053. 2346.2627 291412 最高允許氣體溫度（） < 300 < 300 < 300 < 300 < 30013 最高允許氣體壓力（Pa) ±5000. ±5000 .±5000. ±500014 阻力損失 (Pa)

18、 < 300 < 300 < 300 < 300 < 30015 最高允許含塵濃度（g/Nm3） < 100 < 100 < 100 < 100 < 10016 設(shè)計(jì)除塵效率 (%) 99.9 99.9 99.9 99.9 99.917 高壓電源規(guī)格 (KV/mA)臺(tái)數(shù)（臺(tái)） 72/4003 72/3003 72/4003 72/4003 72/500318 設(shè)備本體總重量 (t) 125.0 110.0 117.0 125.0 132.0表2序 號(hào) 技術(shù)性能 型號(hào)規(guī)格 HHD-55/3/1 HHD-60/3/1 HHD-65/3/1

19、 HHD-70/3/1 HHD-75/3/11 電場(chǎng)有效斷面積（m2） 55 60 65 70 752 室數(shù) 1 1 1 1 13 電場(chǎng)數(shù) 3 3 3 3 34 處理廢氣量（m3/h) 138600- 198000 151200- 216000 163800- 234000 176400- 252000 189000- 2700005 電場(chǎng)風(fēng)速（m/s) 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.06 極板間距（mm) 400. 400 .400. 400. 4007 通道數(shù) 18 18 20 20 208 電暈極型式 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS

20、型芒刺 RS型芒刺9 收塵極型式 C480 C480 C480 C480 C48010 總有效電暈線長(zhǎng)度（m) 3300 3600 3900 4200 450011 總收塵面積（m2） 3226 3519 3812 4179 447712 最高允許氣體溫度（） <300 .<300 .<300 .<300 .<30013 最高允許氣體壓力（Pa) ±5000 .±5000 .±5000. ±5000 .±500014 阻力損失（Pa) <300 <300 <300 <300 <3001

21、5 最高允許含塵濃度（g/Nm3） <100 .<100 .<100. <100. <10016 設(shè)計(jì)除塵效率（%) 99.9 99.9 99.9 99.9 99.917 高壓電源規(guī)格（KV/mA) 臺(tái)數(shù)（臺(tái)） 72/500 3 72/600 3 72/600 3 72/600 3 72/700 318 設(shè)備本體總重量（t) 138.0 145.0 155.0 165.0 176.0表3序 號(hào) 技術(shù)性能 型號(hào)規(guī)格 HHD-80/3/1 HHD-85/3/1 HHD-90/3/1 HHD-95/3/11 電場(chǎng)有效斷面積（m2） 80 85 90 95 1002 室數(shù)

22、 1 1 1 1 13 電場(chǎng)數(shù) 3 3 3 3 34 處理廢氣量（m3/h) 201600. 288000 214200- 306000.226800- 324000 239400- 342000 252000- 3600005 電場(chǎng)風(fēng)速（m/s) 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.06 極板間距（mm) 400 .400 .400. 400. 4007 通道數(shù) 22 22 24 24 248 電暈極型式 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺9 收塵極型式 C480 C480 C480 C480 C48010 總有效電暈線長(zhǎng)度（m

23、) 4800 .5100. 5400. 5700. 600011 總收塵面積（m2） 4776 5075 .5373 .5502 .597012 最高允許氣體溫度（） <300 <300 <300 <300 <30013 最高允許氣體壓力（Pa) ±5000 .±5000 .±5000 .±5000 .±500014 阻力損失（Pa) <300 <300 <300 <300 <30015 最高允許含塵濃（g/Nm3） <100 <100 <100 <100 &l

24、t;10016 設(shè)計(jì)除塵效率（%) 99.9 99.9 99.9 99.9 99.917 高壓電源規(guī)格（KV/mA) 臺(tái)數(shù)（臺(tái)） 72/800 3 72/800 3 72/900 3 72/900 3 72/1000 318 設(shè)備本體總重量（t) 188.0 197.0 206.0 218.0 230.0表4序 號(hào) 技術(shù)性能 型號(hào)規(guī)格 HHD-105/3/1 HHD-110/3/1 HHD-118/3/1 HHD-125/3/1 HHD-90/4/1 HHD-240/3/21 電場(chǎng)有效斷面積（m2） 105 .110 .118 .125. 90 .2402 室數(shù) 1 1 1 1 1 23 電場(chǎng)

25、數(shù) 3 3 3 4 4 34 處理廢氣量（m3/h) 264600- 378000 277200- 396000 297360- 424800 315000.450000 194400- 226800 604800. 8640005 電場(chǎng)風(fēng)速（m/s) 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.06 極板間距(mm) 400. 400. 400 .400. 400 34007 通道數(shù) 24 26 26 26 24 26×28 電暈極型式 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺 RS型芒刺9 收塵極型式 C480 C

26、480 C480 C480 C480 C48010 總有效電暈線長(zhǎng)度（m) 6000. 6600. 7080 .7500. 7200. 1440011 總收塵面積（m2） 5970 6567 7045. 7463 .7164. 1432812 最高允許氣體溫度（） <300 <300 <300 <300 <300 <30013 最高允許氣體壓力（Pa) ±5000 ±5000 ±5000 ±5000 ±5000 ±500014 阻力損失（Pa) <300 <300 <300 <

27、;300 <300 <30015 最高允許含塵濃度（g/Nm3） <100 <100 <100 <100 <100 <10016 設(shè)計(jì)除塵效率（%) 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.917 高壓電源規(guī)格（KV/mA)臺(tái)數(shù)（臺(tái)） 72/10003 72/11003 72/11003 72/11003 100/12004 72/1200618 設(shè)備本體總重量（t) 240 252.0 265.0 278.0 275.0 495.04GD型GD型電除塵器技術(shù)引進(jìn)于日本的原式電除塵器技術(shù)，通過(guò)消化吸收借鑒國(guó)內(nèi)同行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)

28、出GD型一系列的電除塵器，廣泛用于冶金、冶煉行業(yè)。GD型系列電除塵器除具有其他類型電除塵器阻力小、耗能小、效率高的幾大特點(diǎn)外，特具有以下幾點(diǎn)：采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的進(jìn)風(fēng)口的氣流分布結(jié)構(gòu)。電場(chǎng)內(nèi)具有三個(gè)電極（放電極、集塵極、輔助電極），可以調(diào)整電場(chǎng)的極配形式來(lái)改變電場(chǎng)狀態(tài)，以適應(yīng)不同特性的粉塵處理，達(dá)到凈化效果。陰陽(yáng)兩極自由懸吊。電暈線：無(wú)論電暈線多長(zhǎng)，均由一根鋼管構(gòu)成，中間沒(méi)有螺栓連接，所以絕無(wú)斷線的故障發(fā)生。5安裝要求對(duì)除塵器下部走臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行安裝前的檢查和確定驗(yàn)收按照電除塵器安裝說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙的要求安裝電除塵器各部件，根據(jù)確認(rèn)驗(yàn)收的基礎(chǔ)定出電除塵器的中心安裝基準(zhǔn)，并作為陰陽(yáng)極系統(tǒng)的安裝基準(zhǔn)。檢查基

29、礎(chǔ)上平面的平面度、柱距及對(duì)角線誤差檢查外殼部件，對(duì)于運(yùn)輸變形進(jìn)行矯正，從下至上逐層進(jìn)行安裝，如支座組底梁（檢查合格后安裝灰斗、電場(chǎng)內(nèi)部走臺(tái)）立柱及側(cè)壁板頂梁進(jìn)出風(fēng)口（包括分布板和槽形板）陰陽(yáng)極系統(tǒng)頂部蓋板高壓電源等設(shè)備。梯子、平臺(tái)、欄桿可隨安裝順序逐層安裝，每層安裝完畢都要按照靜電除塵器安裝說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行檢查和記錄：如平面度、對(duì)角線、柱距、垂直度、極距等安裝完畢，對(duì)設(shè)備進(jìn)行氣密性檢查，對(duì)于漏焊部位進(jìn)行補(bǔ)焊，檢查，對(duì)于漏焊部位進(jìn)行補(bǔ)焊。靜電除塵器外購(gòu)常用設(shè)備1.陽(yáng)極板2.陰極線3.振打減速機(jī)4.陰陽(yáng)極振打裝置5.料位計(jì)7.倉(cāng)壁振動(dòng)器8.高壓電源及控制系統(tǒng)9.低壓控制系統(tǒng)粒子加速器工作

30、原理在20世紀(jì)早期，人們發(fā)現(xiàn)了原子的結(jié)構(gòu)，之后人們了解到原子是由更小的亞原子粒子組成的特別是質(zhì)子、中子和電子。但是，在20世紀(jì)后半期使用原子粉碎機(jī)或粒子加速器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子的亞原子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。粒子加速器可以提取一個(gè)粒子，如電子，將粒子的運(yùn)動(dòng)速度加快到接近光速，然后使其與原子碰撞，從而能夠發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的組成部分。布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室供圖兩束金原子在相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)中碰撞后的端視圖在本文中，我們將了解這些神奇的設(shè)備以及利用這些設(shè)備得到的結(jié)果是如何向我們揭示物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、聚合力以及宇宙的起源的！ 在20世紀(jì)30年代，科學(xué)家對(duì)宇宙射線進(jìn)行了研究。當(dāng)這些高能量的粒子（質(zhì)子）從外層空間撞

31、擊鉛原子（也就是原子核）時(shí)，會(huì)噴射出許多更小的粒子。這些粒子不是質(zhì)子或中子，而是比它們更小。因此，科學(xué)家推斷核子肯定是由更多、更小的基本粒子組成。此后人們便開(kāi)始了對(duì)這些粒子的探索。布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室供圖兩束金原子在相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)中碰撞后的側(cè)視圖當(dāng)時(shí)，要用高能量的粒子碰撞原子，只能到山頂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橹挥性谏巾斏喜湃菀渍业接钪嫔渚€。但是，物理學(xué)家很快設(shè)計(jì)出了稱為“粒子加速器”或“原子粉碎機(jī)”的設(shè)備。在這些設(shè)備中加速粒子，當(dāng)其達(dá)到非常高的速度（高動(dòng)能），然后用它們撞擊目標(biāo)原子。之后對(duì)撞擊產(chǎn)生的粒子以及放射物進(jìn)行檢測(cè)和分析，這樣得到的信息就可以告訴我們有關(guān)構(gòu)成原子的粒子以及原子聚合力的情況。

32、自從帝國(guó)大廈對(duì)電視的研究塵埃落定后，粒子加速器實(shí)驗(yàn)一直被描述為是通過(guò)觀察粒子來(lái)確定電視的結(jié)構(gòu)的。您是否知道其實(shí)在您的家里已經(jīng)有了一種粒子加速器？事實(shí)上，您可能正在使用一種粒子加速器閱讀文章！任一電視機(jī)或計(jì)算機(jī)顯示器的陰極射線管（CRT）實(shí)際上就是一種粒子加速器。CRT從陰極提取粒子（電子），對(duì)它們進(jìn)行加速并且用電磁體在真空中改變它們的方向，使它們撞擊到屏幕上的熒光分子，這種碰撞會(huì)在電視機(jī)或計(jì)算機(jī)顯示器上產(chǎn)生亮點(diǎn)或像素。 粒子加速器的原理是相同的，只不過(guò)它們更大，粒子運(yùn)動(dòng)更快（接近光速），碰撞會(huì)產(chǎn)生更多的亞原子粒子和各種核輻射。粒子會(huì)通過(guò)設(shè)備內(nèi)部的電磁波加速，這與沖浪運(yùn)動(dòng)員借助波浪獲得

33、推動(dòng)力非常相象。粒子獲得的能量越多，就越有利于我們看到物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。這就像臺(tái)球游戲中開(kāi)球一樣，當(dāng)母球（賦能粒子）加速時(shí)，它會(huì)獲得更多能量，因此能更好地?fù)羯⑶蚨眩ㄡ尫懦龈嗔Ｗ樱?#160;粒子加速器基本上有兩種： 直線型料子沿長(zhǎng)直軌道行進(jìn)，撞擊目標(biāo)。 回旋型粒子一直作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，直到撞擊目標(biāo)。 在直線加速器中，粒子會(huì)在真空的長(zhǎng)銅管中行進(jìn)。電子會(huì)依附著稱為“速調(diào)管”的波發(fā)生器生成的波行進(jìn)。電磁體會(huì)保持將粒子限制在一個(gè)窄束內(nèi)。當(dāng)粒子束在管道末撞擊目標(biāo)時(shí)，各種檢測(cè)器會(huì)記錄事件釋放的亞原子粒子和輻射。這些加速器非常龐大，因此被掩埋在地下。例如，在加利福尼亞州的斯坦福直線加速

34、器實(shí)驗(yàn)室（SLAC）就有一個(gè)直線加速器，大約有3公里長(zhǎng)。 SLAC供圖SLAC直線加速器的俯視圖：該直線加速器掩埋在地下，線路如圖中白線所示?；匦铀倨髋c直線性加速器的作用相同。但是，回旋加速器不采用線性長(zhǎng)軌道，而是沿著環(huán)形軌道多次推進(jìn)粒子。每次通過(guò)時(shí)，電磁場(chǎng)都會(huì)加強(qiáng)，使得粒子每通過(guò)一圈速度都會(huì)加快。當(dāng)粒子達(dá)到最高速或獲得期望的能量時(shí)，就會(huì)將目標(biāo)放置在粒子束的行進(jìn)路徑上，周圍或附近放置有檢測(cè)器?；匦铀倨魇?929年發(fā)明的第一種加速器。事實(shí)上，第一個(gè)回旋加速器（如下所示）的直徑只有10厘米。 勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室供圖恩尼斯特·勞倫斯在1929年設(shè)計(jì)了第一個(gè)粒子加

35、速器（回旋加速器）勞倫斯的回旋加速器采用了兩個(gè)D形磁體（稱為Dee），磁體間隔有一個(gè)小縫隙。這兩個(gè)磁體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形磁場(chǎng)。振動(dòng)電壓在縫隙間形成一個(gè)電場(chǎng)，粒子（離子）每旋轉(zhuǎn)一圈速度都會(huì)加快。隨著粒子運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越快，圓形路徑的半徑越來(lái)越大，直到撞擊最外面一圈上的目標(biāo)。勞倫斯的回旋加速器有效，但是能夠使粒子達(dá)到的能量不及現(xiàn)代回旋加速器。 SLAC供圖回旋加速器的原理圖現(xiàn)代回旋加速器在環(huán)形銅管周圍放置速調(diào)管和電磁體來(lái)加速粒子。許多回旋加速器還有一個(gè)短的直線加速器，用來(lái)在粒子進(jìn)入圓環(huán)之前對(duì)粒子進(jìn)行初始加速。例如，在伊利諾斯州的費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室就有一個(gè)現(xiàn)代回旋加速器，覆蓋面積約25.6平方

36、公里。 費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室供圖費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的俯視圖不管是直線加速器還是回旋加速器，它們都包括下列基本組成部分： 粒子來(lái)源提供要加速的粒子 銅管粒子束在此真空管內(nèi)行進(jìn) 速調(diào)管微波生成器，生成用來(lái)承載粒子的波 電磁體（傳統(tǒng)、超導(dǎo)）保持粒子在真空中行進(jìn)時(shí)限制為窄束，在必要時(shí)還可以控制粒子束的方向 目標(biāo)與加速的粒子碰撞 檢測(cè)器用來(lái)觀測(cè)撞擊所釋放的粒子和輻射的設(shè)備 真空系統(tǒng)去除加速器管中的空氣和灰塵 冷卻系統(tǒng)去除磁體產(chǎn)生的熱量 計(jì)算機(jī)/電子系統(tǒng)控制加速器的操作，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 屏蔽設(shè)施保

37、護(hù)操作員、技術(shù)員和公眾，防止他們受到實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生輻射的影響 監(jiān)控系統(tǒng) 閉路電視和輻射檢測(cè)器，幫助觀察加速器內(nèi)部發(fā)生的情況（這是出于安全的考慮） 電源系統(tǒng)為整個(gè)設(shè)備供電 儲(chǔ)存環(huán)臨時(shí)儲(chǔ)存未使用的粒子束 接下來(lái)我們將詳細(xì)介紹這些組成部分，重點(diǎn)介紹直線加速器（與SLAC的那個(gè)類似）。 SLAC供圖粒子來(lái)源粒子來(lái)源提供要加速的粒子。粒子可以是電子、質(zhì)子、正電子（第一個(gè)反物質(zhì)粒子與電子相似，只是帶正電）、離子和重原子（如金原子）的核子。在SLAC，電子槍使用激光將電子剝離半導(dǎo)體表面。之后，電子會(huì)進(jìn)入直線加速器的加速器部分。 SLAC供圖SLAC的直線加速器中

38、電子槍的原理圖在SLAC，用電子束射擊鎢可以獲得正電子。在碰撞中，會(huì)產(chǎn)生電子-正電子對(duì)。在加速器中顛倒電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向，可以加速正電子。 銅管粒子加速器的主要結(jié)構(gòu)是銅管。銅管內(nèi)部有強(qiáng)大真空，粒子通過(guò)該真空管道行進(jìn)。管是由銅制成的，因?yàn)殂~的導(dǎo)電和導(dǎo)磁性能非常好。在SLAC直線加速器中，銅管由8萬(wàn)多個(gè)銅柱體采用銅焊的方法焊接在一起制成，長(zhǎng)度超過(guò)3.2公里！SLAC供圖銅管柱體SLAC供圖銅管中的超導(dǎo)腔銅管經(jīng)過(guò)排列，形成一系列稱為“超導(dǎo)腔”的單元，超導(dǎo)腔的間距與微波的波長(zhǎng)相匹配。這一間距使得電場(chǎng)和磁場(chǎng)的場(chǎng)型每經(jīng)過(guò)三個(gè)超導(dǎo)腔都會(huì)重復(fù)一次。粒子束中的電子或正電子捆成一束通過(guò)超導(dǎo)腔?？刂泼渴Ｗ?/p>

39、的到達(dá)時(shí)間，以便粒子在通過(guò)超導(dǎo)腔時(shí)獲得電場(chǎng)的推力。 SLAC供圖銅管中的超導(dǎo)腔速調(diào)管速調(diào)管生成微波，與廚房微波爐非常相似，只不過(guò)速調(diào)管的微波能量要強(qiáng)1百萬(wàn)倍。速調(diào)管用電子槍的方法產(chǎn)生微波，電子通過(guò)超導(dǎo)腔中的速調(diào)管時(shí)，速度將得到調(diào)整。當(dāng)電子在速調(diào)管中改變速度時(shí)，它們會(huì)以微波的形式釋放出輻射。微波通過(guò)銅波導(dǎo)傳導(dǎo)到加速器的銅管。波導(dǎo)能夠有效承載波，且不會(huì)損失強(qiáng)度。速調(diào)管和波導(dǎo)保持高真空，使波易于流動(dòng)。 SLAC供圖直線加速器中速調(diào)管、波導(dǎo)和銅管的示意圖SLAC供圖速調(diào)管沿著加速器按一定的間隔排列。磁體不論是傳統(tǒng)的電磁體還是超導(dǎo)磁體，它們都按一定間隔沿著加速器管放置。這些磁體幫助限

40、制和聚焦粒子束。 SLAC供圖直線加速器磁體SLAC供圖磁體用于限制粒子束?？梢韵胂?，粒子束就像從散彈獵槍彈殼中發(fā)射出的彈粒。通常，彈粒（電子）都會(huì)散開(kāi)。如果彈粒散開(kāi)，它們與目標(biāo)的窄區(qū)域發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)就不多。但是，如果用外力（磁力）將彈粒限制到一個(gè)窄路徑，就能夠與窄的目標(biāo)區(qū)域發(fā)生許多碰撞。碰撞次數(shù)越多，在一次實(shí)驗(yàn)中可以觀察的事件就越多。 SLAC供圖磁體在排列時(shí)須極性相對(duì)，以限制粒子束。磁體會(huì)在其核內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)場(chǎng)。在電子行進(jìn)管道的中心沒(méi)有磁力。如果電子偏離中心，它將會(huì)受到磁力的作用，將其推回中心。通過(guò)排列一系列磁極交替的磁體，可以保持根據(jù)管的長(zhǎng)度對(duì)電子進(jìn)行限制。 目

41、標(biāo)不同的實(shí)驗(yàn)所用目標(biāo)會(huì)有所不同。有些目標(biāo)可能是金屬薄片，在有些實(shí)驗(yàn)中，不同粒子（電子、正電子）的粒子束會(huì)在檢測(cè)器內(nèi)部互相碰撞。 檢測(cè)器檢測(cè)器是加速器中最重要的設(shè)備部件，它們用來(lái)觀測(cè)碰撞后的粒子和輻射。檢測(cè)器有許多類型從氣泡室、云室到固態(tài)電子檢測(cè)器。對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)室可能在加速器的不同部分放置多種檢測(cè)器。例如，氣泡室包含像液態(tài)氫氣這樣的液態(tài)氣。當(dāng)碰撞釋放出的粒子通過(guò)該氣體室時(shí)，它們會(huì)蒸發(fā)某些液體，留下如下所示的氣泡蹤跡：勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室供圖X0粒子通過(guò)氣泡室云室檢測(cè)器在室內(nèi)裝有飽和的水蒸氣。當(dāng)高能粒子通過(guò)水蒸氣時(shí)，水蒸汽會(huì)離子化，形成一個(gè)蹤跡，這與噴氣式飛機(jī)穿過(guò)云層時(shí)留下的蹤跡非常相像

42、（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)為什么在高空飛行的噴氣式飛機(jī)后面會(huì)拖出一條長(zhǎng)長(zhǎng)的白云？）。 在SLAC還有一種檢測(cè)器是SLAC大型檢測(cè)器（SLD）。SLD是一種大型的桶形固態(tài)檢測(cè)器，豎起來(lái)時(shí)比四層樓還高，重量超過(guò)4000噸！ SLAC供圖SLD的側(cè)視圖SLAC供圖SLD內(nèi)部結(jié)構(gòu)SLD是一種多層檢測(cè)器。每層都能看到一個(gè)不同的事件： 頂點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)粒子軌跡的位置 漂移室沿著帶電粒子的運(yùn)行軌跡在多個(gè)點(diǎn)檢測(cè)其位置。曲線軌跡揭示了粒子的動(dòng)量（與其質(zhì)量和速度相關(guān)）。 契倫科夫檢測(cè)器觀測(cè)快速運(yùn)動(dòng)粒子放出的輻射，確定粒子的速度 液體氬熱量計(jì)停止大多數(shù)粒子，測(cè)量

43、它們的能量 溫燙熱量計(jì)檢測(cè)介子（一種亞原子粒子） 磁線圈分開(kāi)兩個(gè)熱量計(jì) 有關(guān)每個(gè)部件工作方式的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)SLAC虛擬參觀中心：檢測(cè)器。 SLAC供圖SLD事件的示意圖：綠線和紅線顯示了粒子通過(guò)檢測(cè)器的軌跡。真空系統(tǒng)在加速器中必須保持真空，有以下兩個(gè)原因： 一是為了防止出現(xiàn)微波在空氣中可能引起的火花，因?yàn)樗鼤?huì)損壞波導(dǎo)和加速器結(jié)構(gòu)。 二是為了防止損失能量，粒子束如果與空氣中的分子發(fā)生碰撞會(huì)損失能量旋轉(zhuǎn)式泵與冷捕集器結(jié)合使用，可以維持低真空（空氣含量為大氣的百萬(wàn)分之一）。旋轉(zhuǎn)式泵像風(fēng)扇一樣把空氣排除。冷捕集器使用液態(tài)氣體（通常為氮）冷卻捕集器表

44、面。管中的空氣或灰塵分子將被吸附到冷捕集器表面上。冷捕集器必須保持低溫，否則他們會(huì)釋放出原來(lái)收集的灰塵和空氣分子。 冷卻系統(tǒng)電流經(jīng)過(guò)加速器中的銅管時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。這種熱量必須排除，有以下兩個(gè)原因： 一是為了防止銅管熔化因?yàn)槿刍瘯?huì)損害結(jié)構(gòu)。 二是為了防止銅管膨脹膨脹會(huì)破壞真空密封性。 SLAC供圖直線加速器的銅結(jié)構(gòu)上的冷卻管SLAC供圖磁體上的冷卻管SLAC直線加速器用水管冷卻加速器結(jié)構(gòu)的銅管和磁體。冷卻水會(huì)循環(huán)到地面上的冷卻塔，將熱量散出。所有超導(dǎo)磁體都可以用液態(tài)氮或液態(tài)氦冷卻。直線加速器掩埋在地下，因此需要進(jìn)行季節(jié)性加熱和冷卻的可能性較小。

45、0;在粒子加速器的工作中，計(jì)算機(jī)和電子系統(tǒng)執(zhí)行以下幾項(xiàng)任務(wù)： 控制加速粒子時(shí)使用的粒子來(lái)源、速調(diào)管和磁體 監(jiān)視粒子束 收集和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 分析數(shù)據(jù) 監(jiān)視安全系統(tǒng) 在出現(xiàn)緊急情況時(shí)關(guān)閉系統(tǒng) 費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室供圖粒子加速器控制室的廣角視圖粒子加速器有許多用來(lái)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。這些計(jì)算機(jī)通常配備有最高速度的微處理器，大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，并且這些計(jì)算機(jī)通常已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)。在有些情況下，可能必須在現(xiàn)場(chǎng)或其他場(chǎng)所的巨型計(jì)算機(jī)上執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。屏蔽設(shè)施由于經(jīng)過(guò)加速的粒子被迫改變速度、方向或撞擊目標(biāo)，因此它們會(huì)失去能量。丟失的能量通

46、常表現(xiàn)為離子化的輻射，如x射線或伽瑪射線。除了輻射之外，賦能離子本身也對(duì)人的健康有害。為了防止在加速器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中泄露輻射，會(huì)將這些離子屏蔽起來(lái)。加速器結(jié)構(gòu)通常位于地下的混凝土隧道中，混凝土和泥土能夠?yàn)榄h(huán)境提供保護(hù)。當(dāng)加速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)技術(shù)人員不在隧道中，控制室也會(huì)用混凝土保護(hù)起來(lái)。此外，工作人員還會(huì)戴上輻射檢測(cè)標(biāo)識(shí)，始終受到監(jiān)控。美國(guó)的粒子加速器歸核管理委員會(huì)管轄，由該委員會(huì)授權(quán)對(duì)粒子加速器的使用并且定期進(jìn)行安全檢查。如果加速器與某所大學(xué)有關(guān)，則該大學(xué)的輻射安全辦公室也會(huì)參與上述工作。費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室供圖主環(huán)位于地下的混凝土隧道內(nèi)部監(jiān)視器隧道通常配備有閉路電視，幫助監(jiān)視設(shè)備以及加速器內(nèi)的量表。在

47、加速器結(jié)構(gòu)中到處都放置有輻射檢測(cè)器，用來(lái)監(jiān)測(cè)屏蔽設(shè)施中的泄露，以保護(hù)工作人員。 電源系統(tǒng)通過(guò)我們對(duì)設(shè)備的描述，您應(yīng)該可以猜到，粒子加速器需要使用大量電能。在有些地方會(huì)通過(guò)當(dāng)?shù)氐碾娏緛?lái)提供，有些加速器則在現(xiàn)場(chǎng)配備有發(fā)電機(jī)。儲(chǔ)存環(huán)由于為一個(gè)實(shí)驗(yàn)加速粒子需要做許多工作，因此許多加速器都配備有儲(chǔ)存環(huán)來(lái)儲(chǔ)存加速的粒子。儲(chǔ)存環(huán)用來(lái)維護(hù)一個(gè)已經(jīng)加速的粒子束。例如，如果將正電子束與其它電子束相撞，您可能需要儲(chǔ)存一個(gè)已加速的粒子束，同時(shí)再加速另一個(gè)粒子束。儲(chǔ)存環(huán)包含的組件與主加速器相同，只是速調(diào)管少一些。粒子會(huì)按加速后的速度在環(huán)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，只需要一到兩個(gè)速調(diào)管在粒子束改變方向時(shí)補(bǔ)充損失的能量?，F(xiàn)在，我

48、們已經(jīng)知道了加速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，下面讓我們來(lái)了解可以利用這些設(shè)施知道什么。利用這些技術(shù)，使我們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)又有了哪些新的了解？當(dāng)物理學(xué)家在20世紀(jì)50、60年代首次開(kāi)始使用加速器時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個(gè)比三個(gè)已知亞原子粒子（質(zhì)子、中子和電子）更小的粒子。在構(gòu)建了更大的加速器后，這些加速器能夠提供有更高能量的粒子束，因而發(fā)現(xiàn)了更多粒子。這些粒子中的大多數(shù)存在時(shí)間不到一秒的十億分之一，有些粒子會(huì)合并形成更穩(wěn)定的復(fù)合粒子，有些粒子與原子的核子聚合力有關(guān)，有些與核子聚合力無(wú)關(guān)。在對(duì)此復(fù)雜情況進(jìn)行了研究之后，科學(xué)家們提出了一種標(biāo)準(zhǔn)原子模型。 費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室供圖標(biāo)準(zhǔn)原子模型力有四種基本力或交互作用： 強(qiáng)將原子的核子聚集在一起 弱與放射性衰變有關(guān) 電磁帶電粒子之間的交互（電和磁） 重力基于質(zhì)量和距離的吸引力 根據(jù)此模型，可以將物質(zhì)分成以下基元： 費(fèi)密子構(gòu)成已知物質(zhì)和反物質(zhì)的亞原子粒子 物質(zhì) 輕子不參與聚合核子的基本粒子（例如，電子、微中子） 夸克不參與聚合核子的基本粒子 反物質(zhì)與夸克和輕子相對(duì)的粒子（反夸克和反輕子） 強(qiáng)子復(fù)合粒子（例如，質(zhì)子、中子） 玻色子攜力的粒子（已知有四種） 在下一部分，我們將深入探討