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第1章 绪论 1

1.1 电子束的产生 2

1.2 电子束辐照的特点 2

1.3 辐射技术的主要应用 3

1.3.1 医疗用品的灭菌消毒 3

1.3.2 食品保藏 3

1.3.3 农业中的应用 4

1.3.4 环境工程中的应用 5

1.3.5 高分子材料的辐射改性 6

1.3.6 X射线应用 7

1.3.7 辐射加固和剂量仪器的校准 8

第2章 电子加速器 10

2.1 粒子加速器 10

2.2 电子加速器 11

2.2.1 电子加速器概述 11

2.2.2 电子加速器的基本组成 12

2.2.3 电子辐照加速器分类 13

2.3 高压加速器 16

2.3.1 基本构成 16

2.3.2 电子帘加速器 22

2.3.3 倍压加速器 25

2.3.4 高频高压加速器 28

2.3.5 绝缘芯变压器型加速器 31

2.3.6 空芯变压器型加速器 32

2.4 高频加速器 34

2.4.1 电子直线加速器 34

2.4.2 单腔谐振加速器 55

2.4.3 Rhodotron加速器 58

第3章 辐射技术基础 64

3.1 辐射加工技术概述 64

3.2 电离辐射源 64

3.2.1 放射性核素辐射源 64

3.2.2 电子束辐射源 66

3.2.3 X射线辐射源 67

3.3 电子辐射能量的转移和吸收 69

3.3.1 高能电子与物质的相互作用 69

3.3.2 高能电子在物质中的吸收 71

3.3.3 阻止本领S 73

3.4 γ射线和X射线与物质的相互作用 74

3.4.1 γ射线和X射线的特点 74

3.4.2 相互作用的三种形式 75

3.4.3 γ射线和X射线通过物质时的衰减 79

3.4.4以 γ能谱的展宽和X能谱的硬化 80

3.5 吸收剂量 81

3.5.1 线能量衰减系数 81

3.5.2 比释动能K 82

3.5.3 吸收剂量D 82

3.5.4 吸收剂量D与比释动能K的关系 82

3.5.5 照射量X 83

3.5.6 吸收剂量D与照射量X的关系 83

3.5.7 当量剂量 84

3.6 辐射加工中常用到的单位 85

3.6.1 放射性 85

3.6.2 能量、质量、质能关系 86

3.6.3 功率 86

3.6.4 电荷与电流 86

3.6.5 吸收剂量D，当量剂量H 86

3.6.6 照射量X，比释动能K与吸收剂量D 87

3.6.7 照射量X与吸收剂量D 87

3.7 辐射化学效应 87

3.7.1 自由基 87

3.7.2 辐射化学反应的特点 87

3.7.3 辐射化学产额（G值） 88

3.7.4 辐射化学基本反应 89

第4章 辐射装置与辐射加工工艺 93

4.1 辐射装置 93

4.1.1 辐射装置的布局 93

4.1.2 辐射装置的设计原则 97

4.2 γ射线辐射装置 99

4.3 电子束辐射装置 100

4.3.1 电子加速器辐射装置的特点 100

4.3.2 产品的传输系统 102

4.3.3 人员的辐射防护 102

4.3.4 辐射装置的加工参数 102

4.4 束下传送系统 103

4.4.1 基本辐照形式 103

4.4.2 电子辐照的两种辐照方式 103

4.4.3 产品传送系统的几种主要形式 104

4.4.4 传送链的控制要求 104

4.5 电子束辐射剂量的不均匀度 105

4.5.1 辐射剂量的不均匀度的定义 105

4.5.2 扫描方向的不均匀度 105

4.5.3 产品传送方向剂量均匀的必要条件 108

4.5.4 控制电子束在参考面上的二维剂量不均匀度 110

4.5.5 产品深度方向的剂量均匀性 111

4.6 温度的上升与吸收剂量 115

4.7 电子辐照产品中的最大及最小剂量的分布 116

4.7.1 单面辐照时剂量的极大极小值 116

4.7.2 双面辐照时剂量的极大极小值 116

4.7.3 吸收剂量极限值在辐照单元中位置的确定 116

4.8 电子辐照产能的估算 117

4.8.1 质量加工率的计算公式 117

4.8.2 束流能量有效利用率F（p） 118

4.8.3 产品的最小吸收剂量Dmin 120

4.8.4 辐照产品产率的估算 120

4.9 产品吸收剂量的控制 121

4.9.1 传送速度与运行参数的关系 122

4.9.2 运行参数的确定 122

4.9.3 传送速度及辐照控制 123

4.9.4 控制台显示 123

4.10 X射线辐照加工 124

4.10.1 X射线的能量转换效率及深度剂量分布 124

4.10.2 X射线的能量利用率—双面辐照的最佳厚度 124

4.10.3 PalletronTM 126

4.11 辐射加工剂量学 126

4.11.1 辐射剂量学的重要性 126

4.11.2 吸收剂量值—辐射加工的定量指标 127

4.11.3 剂量测量系统 128

4.11.4 工作剂量计的选用 128

4.11.5 辐射显色染料薄膜剂量计 129

4.11.6 工作剂量计系统的校准 129

4.11.7 剂量计测量中的不确定度 130

4.11.8 可跟踪性（可比对性） 131

4.11.9 加工的可靠性 131

4.11.10 目标剂量值的选定 131

4.11.11 参考剂量计的位置 132

4.11.12 文件和论证 133

4.12 装置运行及加工控制 133

4.12.1 辐射装置的确认 133

4.12.2 加工确认 133

4.12.3 日常加工的控制 133

第5章 电子辐射装置的屏蔽 134

5.1 概述 134

5.1.1 辐射装置的选址与规划 134

5.1.2 空间的利用 134

5.2 工业辐照加速器的辐射来源 135

5.2.1 电子加速器产生的辐射源 135

5.2.2 轫致辐射的强度和角分布 135

5.2.3 厚靶条件下X射线发射率的估计 137

5.2.4 散射光子 137

5.3 辐射的屏蔽 138

5.3.1 区域的类型及屏蔽标准 138

5.3.2 当量剂量限值 138

5.3.3 吸收剂量指数D1及当量剂量指数H1 139

5.3.4 居留因子T 139

5.4 X射线屏蔽体厚度的计算方法 139

5.4.1 直射X射线束的辐射屏蔽 139

5.4.2 侧屏蔽墙厚度的屏蔽计算 142

5.4.3 散射X射线的屏蔽 144

5.4.4 屏蔽墙上的孔道 145

5.4.5 迷宫的计算 146

5.4.6 屏蔽门的典型结构 147

5.4.7 常用屏蔽材料的密度 148

5.5 天空反散射（天空反照） 148

5.5.1 天空反散射立体角的计算 148

5.5.2 辐射装置厂房屋顶屏蔽厚度的计算 149

5.6 通风 151

5.6.1 气体浓度单位的换算 151

5.6.2 臭氧浓度的计算方法 151

5.6.3 臭氧浓度的计算实例 152

5.6.4 长时间运行后辐照间空气中臭氧O3的饱和浓度 152

5.6.5 换气次数的计算实例 153

5.7 安全联锁系统的设计 153

5.7.1 “最优切断”和“冗余” 153

5.7.2 联锁开关 154

5.7.3 警告信号 154

5.8 辐射监测 154

5.9 常用的蒙特卡罗程序简介 155

5.9.1 EGS 155

5.9.2 FLUKA 156

5.9.3 GEANT 156

5.9.4 ETRAN 157

5.9.5 ITS 158

5.9.6 MCNP 158

第6章 辐射防护与剂量安全 160

6.1 辐射防护的目的和任务 160

6.1.1 辐射对人体的危害 160

6.1.2 早期对辐射的防护措施 160

6.2 辐射源的种类 160

6.3 电离辐射对人体的作用 161

6.3.1 电离辐射对生物体的作用 161

6.3.2 辐射生物效应的演变过程 161

6.3.3 辐射对细胞的作用 161

6.3.4 辐射对DNA的损伤作用 162

6.4 辐射对人体的危害 163

6.4.1 躯体效应与遗传效应 163

6.4.2 随机性效应和非随机性效应 164

6.5 影响辐射生物学效应的因素 166

6.5.1 物理因素 166

6.5.2 生物因素 167

6.6 辐射防护标准和原则 168

6.6.1 防护标准 168

6.6.2 防护原则 169

6.7 辐射剂量监测 170

6.7.1 工作场所的监测探头 171

6.7.2 个人剂量监测 171

6.8 安全与事故管理 172

6.8.1 工作人员的管理 172

6.8.2 安全管理规章制度 173

6.8.3 放射事故管理 173

第7章 辐照技术应用 174

7.1 医疗用品的辐射灭菌 174

7.1.1 辐射灭菌概述 174

7.1.2 辐射消毒灭菌的特点 175

7.1.3 适于辐射灭菌消毒的医疗用品种类 175

7.1.4 辐射灭菌的原理 175

7.1.5 不同微生物的辐射敏感性不同 176

7.1.6 不同微生物的抗辐射能力 177

7.1.7 辐射灭菌过程中遵循指数灭活规律 177

7.1.8 灭菌剂量（SD）的选择 179

7.1.9 电子束灭菌技术 180

7.1.10 各种灭菌方法的比较 181

7.1.11 包装材料的灭菌 181

7.2 食品辐照技术 181

7.2.1 食品辐照保鲜的优越性 181

7.2.2 食品辐照的安全性 182

7.2.3 食品辐照的应用 184

7.2.4 辐照杀菌剂量 188

7.2.5 影响食品辐照效果的因素及条件控制 189

7.2.6 辐射保藏的实例——芒果的辐照保鲜 190

7.2.7 电子束辐照食品的特点 191

7.3 环境科学中的辐射技术 191

7.3.1 低碳经济 191

7.3.2 环境污染的分类 191

7.3.3 大气污染的严重性 192

7.3.4 水污染 195

7.3.5 固体废弃物污物 200

7.4 高分子化学物材料的辐射改性 201

7.4.1 高分子化合物 202

7.4.2 高分子化合物的辐射效应 203

7.4.3 辐射聚合 204

7.4.4 辐射交联 204

7.4.5 辐射降解 212

7.4.6 辐射接枝共聚合 213

7.4.7 辐射固化 214

7.4.8 其他应用 216

7.4.9 各种辐射加工所必需的辐射剂量 218

7.4.10 常见聚合物名称对照表 218

附录 221

附录Ⅰ 国内主要辐照加速器厂商及其主要产品简介（排序不分先后） 221

1．加速器研制生产单位 221

1.1 中国科学院上海应用物理研究所 221

1.2 同方威视技术股份有限公司 221

1.3 无锡爱邦辐射技术有限公司 222

1.4 江苏达胜加速器制造有限公司 222

1.5 北京机械工业自动化研究所 222

1.6 IBA 222

1.7 宁波超能科技股份有限公司 223

1.8 江苏海维科技发展有限公司 223

2．工程设计单位 223

北京三强核力辐射工程技术有限公司 223

3．应用单位 224

3.1 长园集团股份有限公司 224

3.2 深圳市沃尔核材股份有限公司 224

3.3 吉林市吉福新材料有限责任公司 224

附录Ⅱ 国外主要辐照加速器厂商及其主要产品简介 225

1．美国 225

1.1 Energy Sciences,Incorporated（ESI） 225

1.2 Advanced Electron Beams,Incorporated（AEB） 225

1.3 L＆W Research,Inc 228

1.4 L－3 Communications Pulse Sciences 230

1.5 BeamOne LLC 231

1.6 PCT Engineered Systems,LLC 232

2．日本 234

2.1 Nissin High Voltage Corporation（NHV） 234

2.2 Photon Production Laboratory（PPL） 236

2.3 Mitsubishi Heavy Industries,Ltd 237

3．俄罗斯 238

Budker Institute of Nuclear Physics（BINP） 238

4．加拿大 239

4.1 Mevex 239

4.2 IOTRON Industries Canada Inc 244

4.3 I－Ax Technologies Incorporated 246

5．法国 247

5.1 VIVIRAD 247

5.2 LINAC TECHNOLOGIES 247

6．比利时 250

Ion Beam Application（IBA） 250

附录Ⅲ 辐射加工期刊和网站 255

主要参考文献 257