你需要了解的离子束知识

在无论是确定污染物的来源、表征食品中的污染物、对单个生物细胞进行成像，还是确定历史文物的年代，科学家都能使用离子束获得答案。但什么是离子束？如何使用离子束？

离子束，顾名思义，是带电的原子流。离子束中的离子是由称为离子源的特殊仪器产生的。粒子加速器中产生电场，离子进入电场后开始加速，并由磁场引导和聚焦，在金属管内的真空中以平行轨迹移动。根据加速器的类型，离子束可以被加速到接近光速。

就串列静电加速器（见图）而言，离子束被轰击到一个材料样品或物体上。与材料的相互作用可以迫使离子束中的离子改变方向，或者碰撞可以导致粒子或辐射释放，主要以X射线或γ射线的形式释放。然后可以检测和分析这种辐射。

能量和所发射辐射的特性可揭示被轰击样品的组成细节，例如它是否是晶体、硬度如何，以及对新兴技术有意义的物理特性。被轰击样品材料或物体也可能在物质的形状和相态上有所不同，可以是薄薄的箔片；小土球；人类、动物或植物细胞；种子；岩石；液体；甚至是历史文物或铜像。根据材料的形式和组成，轰击可以在真空或空气中进行。

由于其独特的分析和改进能力，加速离子束有许多应用。在植物突变育种中，使用离子束辐照植物材料或幼苗，通过诱导突变加速其自然进化过程，从而研发出更高产或抗病抗旱的作物。

质子和其他离子被广泛用于生产所需的放射性同位素，制造用于诊断和治疗癌症的放射性药物。在癌症治疗中，质子和碳离子束被用来轰击癌症肿瘤，特别是在其他疗法不可行的情况下。这些束流将能量传递到肿瘤，加热并分解肿瘤。

随着对更强、更好材料的需求不断增加，各种各样的离子束还被用来改变材料特性，加强材料抗性。例如，航天器或核聚变堆需要能够承受恶劣辐射环境的材料。

电子束

与离子束相似的是电子束。电子束是由各种加速器中的电子源产生的电子流，用来产生X射线，在医学治疗中用于辐照和杀死癌细胞。电子束或X射线也被用于辐照食品，在不降低食品的营养价值、质量或味道的情况下，杀死有害细菌。

原子能机构未来离子束设施项目

世界各国都可以从离子束和电子束应用中受益，原子能机构正计划在奥地利塞伯斯多夫建立最先进的串列离子束设施。有了这个加速器，原子能机构就能够为世界各地的科学家提供离子束多样化应用（包括产生中子等二次粒子）方面的研究、教育和培训支持。

“粒子束是独特的探针，不仅可以用来更好地了解宇宙，而且可以分析并利用物理过程来改善生活，支持经济增长。”原子能机构物理处处长Danas Ridikas说，“粒子加速器是一项具有成本效益的投资，有助于实现可持续发展。通过新的串列离子束加速器，原子能机构可进一步帮助各国加强其在加速器技术及其应用方面的能力。”

为了使离子束设施项目能够获取串列加速器、所需基础设施和相关仪器仪表，以及其运行所需的资源， 原子能机构正在筹集约460万欧元。