你需要了解的離子束知識

在無論是確定污染物的來源、表征食品中的污染物、對單個生物細胞進行成像，還是確定歷史文物的年代，科學家都能使用離子束獲得答案。但什么是離子束？如何使用離子束？

離子束，顧名思義，是帶電的原子流。離子束中的離子是由稱為離子源的特殊儀器產生的。粒子加速器中產生電場，離子進入電場后開始加速，并由磁場引導和聚焦，在金屬管內的真空中以平行軌跡移動。根據加速器的類型，離子束可以被加速到接近光速。

就串列靜電加速器（見圖）而言，離子束被轟擊到一個材料樣品或物體上。與材料的相互作用可以迫使離子束中的離子改變方向，或者碰撞可以導致粒子或輻射釋放，主要以X射線或γ射線的形式釋放。然后可以檢測和分析這種輻射。

能量和所發射輻射的特性可揭示被轟擊樣品的組成細節，例如它是否是晶體、硬度如何，以及對新興技術有意義的物理特性。被轟擊樣品材料或物體也可能在物質的形狀和相態上有所不同，可以是薄薄的箔片；小土球；人類、動物或植物細胞；種子；巖石；液體；甚至是歷史文物或銅像。根據材料的形式和組成，轟擊可以在真空或空氣中進行。

由于其獨特的分析和改進能力，加速離子束有許多應用。在植物突變育種中，使用離子束輻照植物材料或幼苗，通過誘導突變加速其自然進化過程，從而研發出更高產或抗病抗旱的作物。

質子和其他離子被廣泛用于生產所需的放射性同位素，制造用于診斷和治療癌癥的放射性藥物。在癌癥治療中，質子和碳離子束被用來轟擊癌癥腫瘤，特別是在其他療法不可行的情況下。這些束流將能量傳遞到腫瘤，加熱并分解腫瘤。

隨著對更強、更好材料的需求不斷增加，各種各樣的離子束還被用來改變材料特性，加強材料抗性。例如，航天器或核聚變堆需要能夠承受惡劣輻射環境的材料。

電子束

與離子束相似的是電子束。電子束是由各種加速器中的電子源產生的電子流，用來產生X射線，在醫學治療中用于輻照和殺死癌細胞。電子束或X射線也被用于輻照食品，在不降低食品的營養價值、質量或味道的情況下，殺死有害細菌。

原子能機構未來離子束設施項目

世界各國都可以從離子束和電子束應用中受益，原子能機構正計劃在奧地利塞伯斯多夫建立最先進的串列離子束設施。有了這個加速器，原子能機構就能夠為世界各地的科學家提供離子束多樣化應用（包括產生中子等二次粒子）方面的研究、教育和培訓支持。

“粒子束是獨特的探針，不僅可以用來更好地了解宇宙，而且可以分析并利用物理過程來改善生活，支持經濟增長。”原子能機構物理處處長Danas Ridikas說，“粒子加速器是一項具有成本效益的投資，有助于實現可持續發展。通過新的串列離子束加速器，原子能機構可進一步幫助各國加強其在加速器技術及其應用方面的能力。”

為了使離子束設施項目能夠獲取串列加速器、所需基礎設施和相關儀器儀表，以及其運行所需的資源， 原子能機構正在籌集約460萬歐元。