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輻射加工：radiation processing 采用電離輻射對材料進行加工處理的一種工藝過程。電離輻射的能量一般遠遠高于材料物質(zhì)中子的價健能量（可超過幾個數(shù)量級），因而電離輻射與物質(zhì)相互作用時會產(chǎn)生包括核反應內(nèi)的各種物理、化學和生物效應。這些效應構成了電離輻射對物質(zhì)材料進行加工處理的技術基礎。輻射加工有別于傳統(tǒng)加工（如機械加工、熱加工、化學加工等）的主要特點在于：加工溫升很小，是一種冷加工，有利于熱敏材料的加工；電離輻射的穿透性可對包裝好的物品進行處理（例如消毒殺蟲等），或?qū)崿F(xiàn)固相物質(zhì)的反應與改性；加工體系內(nèi)不需催化劑和化學添加劑，因而產(chǎn)品純凈，無化學殘留；加工過程控制方便，而且高效快速，易于實現(xiàn)規(guī)�；�的連續(xù)生產(chǎn)；低能耗，無公害或少公害。各種電離輻射的加工應用領域見表:

輻射加工及其應用

　　輻射加工是一門利用電離輻射作用使材料或其組份的物理性能發(fā)生有用變化的技術。這種輻射具有相當高的能量，足以引發(fā)原子或分子電離。這種作用使化學鍵斷裂生成自由基。自由基具有很高的活性，是輻射誘發(fā)的許多所需變化的根源。
有好幾種因素促使輻射在工業(yè)上應用的范圍擴展和輻射裝置激增。其中有：已經(jīng)具備功率大而單位輻射成本低的電子加速器；有很強的T輻射源可資利用；對所涉及的化學原理有了更透徹的了解；與其相競爭的加工操作所需能源費用增加。
過程
各種塑料、彈性體或其他大分子中，可以同時或有競爭地發(fā)生交聯(lián)和降解這兩種作用。發(fā)生交聯(lián)時，分子結(jié)合在一起，降低了其通常的移動性，即不會失去形狀，不再具有真熔點。降解過程發(fā)生時則分子鏈斷裂。兩種過程都引起材料發(fā)生重大變化；二者之中常有一過程占主導地位（但也可能并非如此）。根據(jù)二過程的相對動力學，材料可以是“交聯(lián)性”的，也可以是“降解性”的，依總體上占優(yōu)勢的那個過程而定。此外，如常見于芳烴（苯環(huán)）含量高的材料那樣，我們還稱之為“有耐力”材料。交聯(lián)或降解可以由幾種作用所引起。通常采用電離輻射輻照或化學方法�；瘜W方法的優(yōu)點是只需要少量的物質(zhì)。輻照的優(yōu)點是快速而經(jīng)濟.
輻射源
工業(yè)用電離輻射一般有兩類，即來自鉆-60一類放射性物質(zhì)的y射線和來自加速器的高能電子束。
γ射線穿透力強，可以處理很厚的物體，但通常加工速率慢。
電子束的穿透力低得多，但電子發(fā)生機可以具備很大的功率，高達數(shù)百千瓦，因此產(chǎn)品的產(chǎn)量可以等于或超過涉及應用輻射裝置的其他工業(yè)操作的產(chǎn)量。
目前工業(yè)電子發(fā)生機已具有更高電子伏（達5百萬伏）的產(chǎn)品，因此穿透性極限的條件有所松動。但是，小型低壓系統(tǒng)（200—500kV）也有產(chǎn)品，占地面積小至819 cm2，卻能發(fā)生數(shù)十千瓦的電子功率。現(xiàn)有設備的多功用性，使得工業(yè)輻射加工的應用由電子加速器獨領風騷，因為電子加速器經(jīng)濟、有效、生產(chǎn)速率高、經(jīng)加工的產(chǎn)品質(zhì)量高。
輻射加工參數(shù)
電子加速器產(chǎn)生的輻射用加速器電子伏數(shù)（決定穿透能力的參數(shù)）和電子束電流或每秒所釋發(fā)的電子數(shù)來表征。如果電子伏數(shù)大到足以穿透產(chǎn)品，則在具備實現(xiàn)所需過程所需能量的情況下，電子束電流決定產(chǎn)量或加工速率。電子束所存儲的能量稱為劑量，通常表示為兆拉德（Mrad）或千戈瑞（kGy）。1兆拉德是一百萬拉德；回拉德劑量表示每克產(chǎn)品吸收10-5J的能量。 10千戈瑞相當于 1兆拉德。
加速器輸出額定量表示為千瓦（電子伏X電流）。根據(jù)經(jīng)驗，1kw電子功率理論上能夠釋放1兆拉德劑量給362。87kg（產(chǎn)品）幾。實際加工速率可由理論加工速率乘以實際過程的效率來進行計算。
在總體經(jīng)濟效果角逐中，輻射加工方法可能能夠單以單位成本低取得成功。此處的關鍵是所需生產(chǎn)能力必須大到足以利用輻射系統(tǒng)的全部能力。更新型的強有力的電子束系統(tǒng)由此可以以很低的單位加工成本作為其特色。雖然就投資費用而言可能其它系統(tǒng)要優(yōu)勝得多，但就單位加工成本而言，由于輻射系統(tǒng)的加工速率遠比其他系統(tǒng)為大，輻射系統(tǒng)便占有優(yōu)勢。
應用
輻射加工的應用包括以下幾個方面。
用于電線電纜的絕緣包皮的交聯(lián)，這大概是輻射加工最知名最廣泛的應用。交聯(lián)能夠改良耐應力破裂、耐磨蝕和防變形性能，提高使用溫度和耐受流體作用的性能。
通過交聯(lián)可大幅度改進熱收縮塑料的收縮記憶性。如同電線電纜中的應用一樣，用于塑料管和部件的交聯(lián)以改良性能。外科用具和其他一次性醫(yī)療用具的冷消毒。單體接枝聚合到織物基料上以改進抗污性和染色性。消除或大幅度減少許多塑料包裝材料和食品飲料包裝材料中殘余單體（Lomo法）。無溶劑、或少溶劑無溶劑排放、室溫速聚有機涂料的固化。聚乙烯泡沫塑料的交聯(lián)以控制泡孔結(jié)構、發(fā)泡程度，改進表面狀況，或恢復韌性。橡膠或其他彈性體的硫化（但一般不包括了基橡膠）。聚丙烯和纖維素塑料一類塑料有控降解。均聚物熔體指數(shù)的有控改性。

輻射交聯(lián)聚乙烯 XLPE

[中文]: 輻射交聯(lián)聚乙烯

[英文]: radiant crosslinked polyethylene

[說明]: 交聯(lián)聚乙烯的一種。密度0.92。熱變形溫度（1.87兆帕）38~79℃，連續(xù)耐熱達135℃。體積電阻率>1015歐姆·厘米，介電常數(shù)2.27~7.60，介電損耗角正切0.003~0.005。擊穿電壓（厚3.2毫米）230~1420伏/毫米，吸水率0.01%~0.06%�？捎米髂透唠妷骸⒛透哳l的耐熱絕緣材料，用于包覆電纜電線，也可用于熱收縮薄膜和套管。以高能射線：如β射線、γ射線等輻射聚乙烯使之發(fā)生交聯(lián)而得。

輻射化學

[英文]: radiation chemistry

[說明]: 泛指研究物質(zhì)因受外來電磁波或高能電離（輻）射線的影響而產(chǎn)生化學效應的一門學科。目前主要研究各種高能電離射線（如α射線、β射線、γ射線、中子射線和倫琴射線等）對物質(zhì)的化學行為的影響。由于這些射線的能量極大，物質(zhì)在其作用下能形成激發(fā)原子、分子、自由基或離子，從而導致引發(fā)性的化學反應，如晶型變化、分解作用、氧化作用、氯化作用、有機合成和聚合反應等。隨著原子能科學的發(fā)展，輻射化學已顯得日益重要。

輻射劑量

亦簡稱劑量。在放射生物學和人體輻射防護中，電離輻射量（劑量）是一個問題。在放射線量中也采用國際單位（SI），根據(jù)國際輻射單位測量委員會的建議（1962），日本的計量法于1966年已作了大幅度的修正。如以生物效應作為目標，輻射與生物分子相互作用生成的離子和激發(fā)分子的數(shù)量及分布較之輻射線能譜的狀況更為重要，因而多采用了下列各種單位；（1）吸收劑量（absorbed dose）：這是描述輻射生物效應時的基本單位，其含意是指每局部單位質(zhì)量所吸收的能量。單位是拉特（1rad=100erg/g），通用于所有輻射類型；（2）吸收劑量率（absobed dose rate）：系單位時間內(nèi)的吸收劑量（如rad/min）：（3）輻照量（exposure）或空氣劑量：是X或γ射線的計量單位。系指在光的作用下，單位體積空氣釋放的電子全部受阻后形成的離子所攜帶的電荷的總數(shù)。單位是倫琴（R），1R=2.58×104C/公斤；（4）輻照劑量率（exposure ra-te）：系指單位時間內(nèi)的照射劑量；（5）劑量當量（dose equivalent）：基于輻射防護目的，把不同射線的校正系數(shù)和在受同位素內(nèi)照射時的體內(nèi)分布系數(shù)與吸收劑量相乘之積以rem表示即為劑量當量；（6）rep：這是以前經(jīng)常使用的單位，現(xiàn)在已不大使用。

輻射聚合

[英文]: radiation polymerization

[說明]: 單體分子借輻射能引發(fā)活化成自由基或離子而進行的連鎖聚合。可用的單體有三氟氯乙烯、甲醛、甲基丙烯酸甲酯等。可用的能源有無聲放電、α射線、β射線、γ射線等。所得聚合物的純度較高。

輻射硫化

[英文]: radiation vulcanization

[說明]: 在橡膠工業(yè)中指利用輻射進行硫化的過程。一般用紫外線或鈷60放射的γ射線作為能源，在常溫下照射不含硫化劑和促進劑的膠料，能使膠料硫化�？珊喕�工藝，加速生產(chǎn)。

輻射固化涂料

[英文]: radiation curable coating

[說明]: 用高能輻射引發(fā)涂膜內(nèi)成膜物質(zhì)聚合固化的涂料。根據(jù)所用輻射源可分為光（紫外光）固化涂料和電子束固化涂料兩種。輻射固化由于被涂底物不需要加熱，因此像紙張、塑料、木材等一些不能用一般加熱法干燥的材料，都可采用此法固化。由于輻射固化時間較短，特別適合于高速涂裝。

加速器知識

accelerator
定義：一種使帶電粒子增加速度（動能）的裝置。

　　加速器可用于原子核實驗、放射性醫(yī)學、放射性化學、放射性同位素的制造、非破壞性探傷等。粒子增加的能量一般都在0.1兆電子伏以上。加速器的種類很多，有回旋加速器、直線加速器、靜電加速器、粒子加速器、倍壓加速器等。

　　1919年英國科學家盧瑟福(E.Rutherford)用天然放射源中能量為幾個MeV、速度為2×109厘米/秒的高速α 粒子束（即氦核）作為“炮彈”，轟擊厚度僅為0.0004厘米的金屬箔的“靶”，實現(xiàn)了人類科學史上第一次人工核反應。利用靶后放置的硫化鋅熒光屏測得了粒子散射的分布，發(fā)現(xiàn)原子核本身有結(jié)構，從而激發(fā)了人們尋求更高能量的粒子來作為“炮彈”的愿望。

靜電加速器（1928年）、回旋加速器（1929年）、倍壓加速器（1932年）等不同設想幾乎在同一時期提了出來，并先后建成了一批加速裝置。

粒子加速器 particle accelerator
　　用人工方法產(chǎn)生高速帶電粒子的裝置。是探索原子核和粒子的性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構和相互作用的重要工具，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學技術等方面也都有重要而廣泛的實際應用。
　　自從E.盧瑟福1919年用天然放射性元素放射出來的a射線轟擊氮原子首次實現(xiàn)了元素的人工轉(zhuǎn)變以后，物理學家就認識到要想認識原子核，必須用高速粒子來變革原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有幾兆電子伏特（MeV），天然的宇宙射線中粒子的能量雖然很高，但是粒子流極為微弱，例如能量為1014電子伏特（ eV ）的粒子每小時在 1平方米的面積上平均只降臨一個，而且無法支配宇宙射線中粒子的種類、數(shù)量和能量，難于開展研究工作。因此為了開展有預期目標的實驗研究，幾十年來人們研制和建造了多種粒子加速器，性能不斷提高。應用粒子加速器發(fā)現(xiàn)了絕大部分新的超鈾元素和合成的上千種新的人工放射性核素，并系統(tǒng)深入地研究原子核的基本結(jié)構及其變化規(guī)律，促使原子核物理學迅速發(fā)展成熟起來；高能加速器的發(fā)展又使人們發(fā)現(xiàn)包括重子、介子、輕子和各種共振態(tài)粒子在內(nèi)的幾百種粒子，建立粒子物理學。近20多年來，加速器的應用已遠遠超出原子核物理和粒子物理領域，在諸如材料科學、表面物理、分子生物學、光化學等其它科技領域都有著重要應用。在工、農(nóng)、醫(yī)各個領域中加速器廣泛用于同位素生產(chǎn)、腫瘤診斷與治療、射線消毒、無損探傷、高分子輻照聚合、材料輻照改性、離子注入、離子束微量分析以及空間輻射模擬、核爆炸模擬等方面。迄今世界各地建造了數(shù)以千計的粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基礎研究，它們繼續(xù)向提高能量和改善束流品質(zhì)方向發(fā)展；其余絕大部分都屬于以應用粒子射線技術為主的“小”型加速器。
　　粒子加速器的結(jié)構一般包括 3個主要部分 ：①粒子源 ，用以提供所需加速的粒子，有電子、正電子、質(zhì)子、反質(zhì)子以及重離子等等。②真空加速系統(tǒng)，其中有一定形態(tài)的加速電場，并且為了使粒子在不受空氣分子散射的條件下加速 ，整個系統(tǒng)放在真空度極高的真空室內(nèi)。③導引、聚焦系統(tǒng) ，用一定形態(tài)的電磁場來引導并約束被加速的粒子束，使之沿預定軌道接受電場的加速。所有這些都要求高、精、尖技術的綜合和配合。
　　加速器的效能指標是粒子所能達到的能量和粒子流的強度（流強）。按照粒子能量的大小，加速器可分為低能加速器（能量小于108eV）、中能加速器（能量在108～109eV）、高能加速器（能量在109～1012eV）和超高能加速器（能量在1012eV以上)。目前低能和中能加速器主要用于各種實際應用。

美國科學家柯克羅夫特
　　1932年美國科學家柯克羅夫特（J.D.Cockcroft）和愛爾蘭科學家沃爾頓(E.T.S.Walton)建造成世界上第一臺直流加速器——命名為柯克羅夫特-沃爾頓直流高壓加速器，以能量為0.4MeV的質(zhì)子束轟擊鋰靶，得到α 粒子和氦的核反應實驗。這是歷史上第一次用人工加速粒子實現(xiàn)的核反應，因此獲得了1951年的諾貝爾物理獎。

愛爾蘭科學家沃爾頓

美國科學家凡德格拉夫
　　1933年美國科學家凡德格拉夫(R.J.van de Graaff)發(fā)明了使用另一種產(chǎn)生高壓方法的高壓加速器——命名為凡德格拉夫靜電加速器。

以上兩種粒子加速器均屬直流高壓型，它們能加速粒子的能量受高壓擊穿所限，大致在10MeV。

凡德格拉夫的實驗裝置

勞倫斯與回旋加速器
　　奈辛(G.Ising)于1924年，維德羅(E.Wideroe)于1928年分別發(fā)明了用漂移管上加高頻電壓原理建成的直線加速器，由于受當時高頻技術的限制，這種加速器只能將鉀離子加速到50keV，實用意義不大。但在此原理的啟發(fā)下，美國實驗物理學家勞倫斯(E.O.Lawrence)1932年建成了回旋加速器，并用它產(chǎn)生了人工放射性同位素，為此獲得了1939年的諾貝爾物理獎。這是加速器發(fā)展史上獲此殊榮的第一人。

由于被加速粒子質(zhì)量、能量之間的制約，回旋加速器一般只能將質(zhì)子加速到25MeV左右，如將加速器磁場的強度設計成沿半徑方向隨粒子能量同步增長，則能將質(zhì)子加速到上百MeV，稱為等時性回旋加速器。

前蘇聯(lián)科學家維克斯列爾
　　為了對原子核的結(jié)構作進一步的探索和產(chǎn)生新的基本粒子，必須研究能建造更高能量的粒子加速器的原理。1945年，前蘇聯(lián)科學家維克斯列爾(V.I.Veksler)和美國科學家麥克米倫(E.M.McMillan)各自獨立發(fā)現(xiàn)了自動穩(wěn)相原理，英國科學家阿里芳特(M.L.Oliphant)也曾建議建造基于此原理的加速器——穩(wěn)相加速器。

美國科學家麥克米倫

自動穩(wěn)相原理的發(fā)現(xiàn)是加速器發(fā)展史上的一次重大革命，它導致一系列能突破回旋加速器能量限制的新型加速器產(chǎn)生：同步回旋加速器（高頻加速電場的頻率隨倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回旋頻率與加速電場同步）、現(xiàn)代的質(zhì)子直線加速器、同步加速器（使用磁場強度隨粒子能量提高而增加的環(huán)形磁鐵來維持粒子運動的環(huán)形軌跡，但維持加速場的高頻頻率不變）等。

自此，加速器的建造解決了原理上的限制，但提高能量受到了經(jīng)濟上的限制。隨著能量的提高，回旋加速器和同步回旋加速器中使用的磁鐵重量和造價急劇上升，提高能量實際上被限制在1GeV以下。同步加速器的環(huán)形磁鐵的造價雖然大大減少，但因橫向聚焦力較差，真空盒尺寸必須很大，造成磁鐵的磁極間隙大，依然需要很重的磁鐵，要想用它把質(zhì)子加速到10GeV以上仍是不現(xiàn)實的。

1952年美國科學家柯隆(E.D.Courant)、李溫斯頓(M.S.Livingston)和史耐德(H.S.Schneider)發(fā)表了強聚焦原理的論文，根據(jù)這個原理建造強聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁鐵的造價大大降低，使加速器有了向更高能量發(fā)展的可能。這是加速器發(fā)展史上的又一次革命，影響巨大。此后，在環(huán)形或直線加速器中，普遍采用了強聚焦原理。

美國勞倫斯國家實驗室1954年建成的一臺6.2GeV能量的弱聚焦質(zhì)子同步加速器，磁鐵的總重量為1萬噸。而布魯克海文國家實驗室33GeV能量的強聚焦質(zhì)子同步加速器，磁鐵總重量只有4千噸。這說明了強聚焦原理的重大實際意義。

美國科學家李溫斯頓

美國科學家科斯特
　　以上主要介紹的是質(zhì)子環(huán)形加速器，對電子加速器來說情況有所不同。1940年美國科學家科斯特(D.W.Kerst)研制出世界上第一個電子感應加速器。但由于電子沿曲線運動時其切線方向不斷放射的電磁輻射造成能量的損失，電子感應加速器的能量提高受到了限制，極限約為100MeV。電子同步加速器使用電磁場提供加速能量，可以允許更大的輻射損失，極限約為10GeV。電子只有作直線運動時沒有輻射損失，使用電磁場加速的電子直線加速器可將電子加速到50GeV，這不是理論的限度，而是造價過高的限制。

加速器的能量發(fā)展到如此水平，從實驗的角度暴露出了新的問題。使用加速器作高能物理實驗，一般是用加速的粒子轟擊靜止靶中的核子，然后研究所產(chǎn)生的次級粒子的動量、方向、電荷、數(shù)量等，加速粒子能參加高能反應的實際有用能量受到限制。如果采取兩束加速粒子對撞的方式，可以使加速的粒子能量充分地用于高能反應或新粒子的產(chǎn)生。

意大利科學家陶歇克
　　1960年意大利科學家陶歇克(B.Touschek)首次提出了這項原理，并在意大利的Frascati國家實驗室建成了直徑約1米的AdA對撞機，驗證了原理，從此開辟了加速器發(fā)展的新紀元。

現(xiàn)代高能加速器基本都以對撞機的形式出現(xiàn)，對撞機已經(jīng)能把產(chǎn)生高能反應的等效能量從1TeV提高到10～1000TeV，這是加速器能量發(fā)展史上的又一次根本性的飛躍。

Frascati的AdA對撞機

　　自世界上建造第一臺加速器以來，七十多年中加速器的能量大致提高了9個數(shù)量級（參見左圖），同時每單位能量的造價降低了約4個數(shù)量級，如此驚人的發(fā)展速度在所有的科學領域都是少見的。

隨著加速器能量的不斷提高，人類對微觀物質(zhì)世界的認識逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就。 用人工的辦法加速帶電粒子，使其獲得很高速度的裝置．加速器利用一定形態(tài)的電磁場將電子、質(zhì)子或重離子等帶電粒子加速，使其具有高達幾千、幾萬乃至近光速的高速帶電粒子束，是人們認識原子核和探討基本粒子，對物質(zhì)深層結(jié)構進行研究的重要工具，同時隨著加速器技術的不斷發(fā)展，各種新的技術、新的原理不斷更新，不斷突破，進一步促進新技術的向前推進．加速器的研究和發(fā)展同時帶來在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、國防建設等各方面的重要而廣泛的應用．

早在20世紀20年代，科學家們就探討過許多加速帶電粒子的方案，并進行過多次實驗．其中最早提出加速原理的是E·維德羅．30年代初高壓倍加器、靜電加速器、回旋加速器相繼問世，研制者分別獲得這一時期的諾貝爾物理學獎．這以后隨著人們對微觀物質(zhì)世界深層次結(jié)構的研究的不斷深入，各個科學技術領域?qū)Ω鞣N快速粒子束的需求不斷增長，提出了多種新的加速原理和方法，發(fā)展了具有各種特色的加速器．其中有電子感應加速器、直線加速器、強聚焦高能加速器、扇形聚焦回旋加速器．1956年克斯特提出通過高能粒子束間的對撞來提高有效作用能的概念，導致了高能對撞機的發(fā)展．

幾十年來，人們利用加速器發(fā)現(xiàn)了絕大部分新的超鈾元素和合成上千種新的人工放射性核素，并對原子核的基本結(jié)構和其變化規(guī)律進行了系統(tǒng)深入的研究，促使了原子核物理學的發(fā)展和成熟，并建立新的粒子物理學科，近20年來，加速器的發(fā)展的應用使材料科學、表面物理學、分子生物學、光化學都有重要發(fā)展．

我國加速器的發(fā)展始于50年代末期，先后研制和生產(chǎn)了高壓倍加器、靜電加速器、電子感應加速器、電子和質(zhì)子直線加速器、回旋加速器．近年來更加先進的加速器在我國又取得重大進展，北京已建成正負電子對撞機，使我國加速器研制和應用進入了世界先進行列．

加速器種類

粒子加速器是一種用人工方法加速帶電粒子束的裝置。它利用一定形態(tài)的電磁場將正負電子、質(zhì)子、輕重離子等帶電粒子加速到一定的能量。加速器在原子物理、核物理、基本粒子的基礎研究，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生以及國防建設等方面都有著廣泛而重要的應用。它除了涉及原子物理、核物理等基礎研究領域外，還涉及固體物理、材料科學、分子生物學、化學以及地質(zhì)、考古等眾多學科領域的基礎研究和應用研究。目前全世界已有幾千臺各類加速器在運行。

    加速器的種類繁多，不同類型的加速器有著不同的結(jié)構和性能特點，還有著不同的應用范圍。

1、按粒子的能量分類

    按加速粒子的能量劃分加速器可分為低能、中能、高能加速器。低能加速器常指能量低于100MeV（1MeV=1×10⁶eV）的加速器，能量大于1000MeV或?qū)懗?GeV（1GeV=1×10⁹eV）的加速器稱為高能加速器，兩者之間稱為中能加速器。

    在我國，建在中科院高能物理所的北京正負電子對撞機（BEPC），能量為2.8GeV，屬高能加速器。建在中科院蘭州近代物理所的直徑7.2米分離扇型重離子加速器（HIRFL）和建在合肥科技大學的800MeV同步輻射光源（HESYRL）均屬中能加速器。廣泛應用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領域內(nèi)的加速器絕大部分屬于低能加速器的范疇。

    而在低能加速器的范疇內(nèi)，在不同的應用領域，人們習慣上又分為高、中、低能加速器。加速器應用領域不同，劃分能量的區(qū)域也不同。例如，對醫(yī)用加速器來說，能量低于10MeV稱為低能醫(yī)用加速器，高于16MeV的稱為高能醫(yī)用加速器，兩者之間稱為中能醫(yī)用加速器。對于輻照加速器而言，能量低于0.3MeV稱為低能加速器，0.3~5MeV稱為中能加速器，5~15MeV稱為高能加速器。這種劃分和稱呼，不同文獻、不同作者會有不同，請讀者根據(jù)實際情況注意區(qū)別。

    加速器加速的基本粒子的能量單位是電子伏特（eV），1eV是指一個電子或帶有1個單位電荷的粒子通過電勢差為1伏的電場所得到的能量：

        1eV=1.6×10^-19J=1.6×10^-12erg。  焦耳（J）、爾格（erg）是能量單位。

2、按被加速的粒子種類分類

    按加速粒子的種類劃分加速器可分為電子加速器、質(zhì)子加速器（H₁⁺）、重離子加速器（A_n^m+）和微粒子團加速器。

3、按加速原理、加速器結(jié)構種類

    按粒子的加速原理、加速器結(jié)構劃分加速器可分為直流高壓型、電磁感應型、直線共振型和回旋共振型加速器。

    高壓型加速器用直流高壓電場加速帶電粒子，它包括靜電加速器（單極和串行）、高壓倍加器、高頻高壓（地那米）加速器、絕緣芯變壓器型、電子簾型加速器等。

    電磁感應型加速器用交變磁場所感生的渦旋電場加速粒子，包括常見的電子感應加速器和近年來發(fā)展的直線感應加速器。中國工程物理研究院已研制成功10MeV直線感應加速器�，F(xiàn)正研制20MeV直線感應加速器，脈沖流強達2~3kA，這種加速器主要用來模擬核爆炸。

    直線共振型加速器利用微波或高頻電場加速沿直線軌道運動的粒子，包括電子和離子。集裝箱檢查用加速器就屬于這種類型的加速器。加速電子的微波頻率為3000MHz ~9000MHz，加速質(zhì)子的微波頻率為200MHz，加速重離子的微波頻率則在70MHz以下。已建成的直線加速器中加速電子的最高能量達50GeV，質(zhì)子達800MeV。電子直線加速器是目前世界上數(shù)量最多的加速器。

    回旋共振型加速器利用高頻電場加速粒子，利用導向磁場使帶電粒子回旋運動。這類加速器有普通的回旋加速器、等時性回旋加速器、穩(wěn)相加速器、同步加速器等。加速的粒子有電子、質(zhì)子、氘核及α粒子。在質(zhì)子同步加速器基礎上發(fā)展起來的貯存環(huán)和對撞機，其能量可達2~40TeV（1TeV=1×10¹²eV），環(huán)的周長長達幾公里，加速質(zhì)子的最高能量居各類加速器能量之首。但電子同步加速器由于同步輻射損失的限制，其能量不高于8GeV。而電子直線加速器由于電子的加速軌跡是直線，沒有同步輻射損失，加速管可長達幾十公里，能量高達50GeV。

4、按應用領域分類

    大家習慣稱呼的輻照加速器、探傷加速器、醫(yī)用加速器、離子注入機等是按照加速器的用途分類，這些加速器都屬于低能加速器的范疇，并不反映它本身的結(jié)構與性能特點。

［xunmeng 在 2009-2-26 9:16:42 編輯過］

一、介紹

用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束照射可使一些物質(zhì)產(chǎn)生物理、化學和生物學效應，并能有效地殺滅病菌、病毒和害蟲。這一技術已被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中的材料改性、新材料制作、環(huán)境保護、加工生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生用品滅菌消毒和食品滅菌保鮮等。它同鈷源輻照一樣，具有常溫、無損傷、無殘毒、環(huán)保、低能耗、運行操作簡便、自動化程度高、適宜于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等特點。與鈷源相比，其最大優(yōu)點是輻照束流集中定向，能源利用充分，輻照效率高，不產(chǎn)生放射性廢物。隨著鈷源售價的飛漲、廢源處理費用的上升，電子加速器輻照裝置具有明顯的價格和經(jīng)濟優(yōu)勢。用能量為l0MeV的高功率電子加速器建設高能電子輻照中心，在發(fā)展輻照加工產(chǎn)業(yè)的同時，開展輻照工藝和輻照新領域的研究，在國內(nèi)外都是一項極具挑戰(zhàn)和開拓性的工作，具有明顯的社會經(jīng)濟效益和不可估量的潛在價值，是目前國際上倍受關注的高科技領域之一。

主要涉及領域有：

1） 醫(yī)療衛(wèi)生用品的輻射滅菌

適用的醫(yī)療衛(wèi)生用品滅菌消毒的種類很多，包括金屬制品、塑料制品、棉織品、一次性使用的高分子材料醫(yī)療用品等上千種，中西藥和化妝品也都可以采用輻射消毒滅菌。輻射消毒滅菌要比常規(guī)的ETO等化學消毒法具有更多優(yōu)點：輻射消毒滅菌的處理是在常溫下進行的，適用于對熱敏感的塑料制品、生物制品和藥物。輻射穿透能力強，殺菌均勻徹底，能夠輻照密封包裝物，殺死內(nèi)部的微生物，延長貨架壽命和儲存期。能耗低、無殘留、無污染；輻射滅菌速度快，可連續(xù)作業(yè)，適合于大規(guī)模加工。加工易于控制，一旦加工參數(shù)（劑量）確定，時間便是唯一可調(diào)因素，不像其他方法需同時控制很多因素。

2） 食品輻照加工------保鮮和儲存

食品輻照的保藏方法與其他方法相比有許多優(yōu)點：可以殺菌消毒，降低食品病原菌的污染；食品輻照的處理是在常溫下進行的，特別適用于要保持原有風味的食品和含芳香性成份的食品的殺菌和消毒；能耗低，無毒物殘留，無污染；輻照新鮮果蔬食品可以抑制生長發(fā)芽、殺蟲滅菌、延長保鮮期，防止腐爛、減少損失。

3） 材料（塑料）的輻照改性

高分子化合物在輻照作用下，會發(fā)生分子結(jié)構的變化，從而對材料的物理性質(zhì)發(fā)生重大改變，成為具有特殊功能的新材料。材料輻射加工的主要反應是：交聯(lián)、固化、接枝和裂解。由輻射引發(fā)的理化過程具有許多優(yōu)點，一般不受溫度、壓力等實驗條件和體系狀態(tài)的限制，適應性強；反應過程容易通過給予的輻射能量和強度進行控制；穿透性強的輻射可以實現(xiàn)深部的均勻照射，引起固態(tài)反應；無須添加引發(fā)劑、催化劑，產(chǎn)品純度高；容易實現(xiàn)工藝自動化，有利于節(jié)約能源和保護環(huán)境。

4） 其他：如環(huán)境保護，半導體材料改性等

利用輻射處理污染，廢水和其他有害廢棄物的方法和傳統(tǒng)的填埋、投海、焚燒等處理方法相比有顯著優(yōu)點：對有害微生物徹底殺滅，對一些化學污染物實現(xiàn)無害化物理降解，一般不會造成環(huán)境的二次污染。

二、技術特點

自動化程度高、可常溫大批量處理、效率高速度快、低能耗、低成本無損傷、無殘毒、無污染。

產(chǎn)品主要技術指標

①電子束能量：10MeV；

②束流功率：按要求設計提供;

③電子線掃描寬度：600~1000mm；

④掃描不均度：≤±5.5％；

⑤能量不穩(wěn)定度：≤±2％；

⑥束流強度不穩(wěn)定度：≤±2％；

⑦具有高能電子束和高能x線。

［xunmeng 在 2009-2-26 9:18:30 編輯過］

電子加速器輻照加工技術及應用

   一、概述

世界各國普遍重視將核科學技術的應用重點從軍用擴展到民用，已逐漸滲透到國民經(jīng)濟和社會生活的各個領域。原子能和平利用，即核能和射線技術的應用，是二十世紀核科學技術對人類的重大貢獻之一，并將在二十一世紀開放出更加燦爛的光彩。

　　非動力核技術，特別是輻射加工技術，它的發(fā)展在發(fā)達國家已發(fā)展成為高技術產(chǎn)業(yè)，并成為其經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。      

    當我國已進入WTO，以及隨著人民生活水平的提高，對食品的衛(wèi)生要求必定要遵循國際規(guī)范，達到國際衛(wèi)生組織制定的食品衛(wèi)生標準。

    近年來，不少國家已明確表示，不允許未經(jīng)輻照處理的中草約、豆制品等食品進口。目前我國水果蔬菜因腐爛變質(zhì)每年損失數(shù)十億元。為解決事關人們身體健康和國家經(jīng)貿(mào)發(fā)展的這一問題，建立一個以電子加速器產(chǎn)生的高功率電子束及其產(chǎn)生的γ－射線作為輻照源的輻照中心，對各種物品（食品、飲料、藥材、醫(yī)用器械等）進行輻照處理，以達到殺菌、滅蟲、消毒、抑制發(fā)芽、延緩衰老、延長保存期等目的，意義重大、經(jīng)濟效益前景良好。輻照中心不但可為本地處理各種食品、藥材、醫(yī)療器械、塑料改性等物品，而且還可以承接相鄰省份的輻照任務，形成輻照基地。隨著需求的增加還可在全國建立多個輻照基地以形成輻照產(chǎn)業(yè)。

輻照加工技術是利用核輻射或射線輻射與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的物理效應、化學效應和生物效應，對被加工物品進行處理，以達到預期的目標。由于此項技術應用廣、能耗低、無污染、技術附加值高等優(yōu)點，深受眾多行業(yè)的青睞，被人們譽為“綠色加工產(chǎn)業(yè)”。

    當今從事輻照的裝置，一種是利用鈷－60伽瑪源，一種是利用加速器。他們兩者的比較，從射線的發(fā)射功率上來講，14KW的加速器，相當于100萬居里的鈷－60放射源；但由于鈷－60源是呈球形狀發(fā)射射線，所以對射線的利用率低，大約只有20％，其它方向的射線都被浪費，而加速器的射線方向是一個方向，對射線的利用率高，達93%以上。所以如果將射線的利用率考慮在內(nèi)，則14KW的電子加速器相當于460-470萬居里的放射源。

    加速器可以發(fā)射兩種不同的粒子：電子束和X射線；其對被輻照物質(zhì)的輻照效應來講是一樣的。我們也可以采用移動靶技術，按照我們的需要來及時選取不同的射線粒子進行輻照－但一般情況下不這么做，因為由電子轉(zhuǎn)化成X射線的轉(zhuǎn)化過程中有大量的功率被損耗。X射線的物理性質(zhì)和伽瑪射線的完全一樣。

 如芒果輻照，為達到延長成熟期、殺蟲滅菌、檢疫處理、延長保存期，僅2.5kGy的吸收劑量便可達到此目的，以此輻射劑量計算，10kW的電子束每小時可輻照處理14噸的芒果；又如大米，為殺蟲、抑制控制微生物等，其吸收劑量為2～5kGy，因此每小時可以處理7～18噸的大米，這樣的處理能力足以滿足上百萬人口的城市居民的需求

二、市場應用

    用射線來輻照代表著國際加工業(yè)的發(fā)展方向。我們這里是利用國際上的尖端科技技術－微波直線電子加速器技術－對工業(yè)產(chǎn)品或農(nóng)產(chǎn)品進行輻照加工，主要應用領域:

1、利用電子束輻照快速晶閘管、芯片，可改變優(yōu)化產(chǎn)品的性能。
2、降解水產(chǎn)品、蜂制品中殘留氯霉素，達到出口國的農(nóng)藥殘留衛(wèi)生標準。
3、農(nóng)副產(chǎn)品、食品、海、水產(chǎn)品的保鮮。達到殺菌、殺蟲、抑制發(fā)芽、延長貨架期的目的。
4、一次性醫(yī)療衛(wèi)生用品的消毒滅菌（醫(yī)用敷料、紗布、手套、手術用醫(yī)療器械等）
5、中成藥、保健品的殺菌利用電子束，能有效殺死中成藥、保健品中的各種有害病菌，達到實用衛(wèi)生要求。
6、黃玉、珍珠、水晶致色，提高產(chǎn)品品質(zhì)，增加產(chǎn)品附加值。
7、高分子材料的降解。利用電子束降解PTFE，獲取微米級和納米級超細粉。
8、寵物飼料的殺菌。利用電子束能有效殺死寵物飼料中各種細菌，特別是沙門氏菌。從而達到寵物食用的衛(wèi)生標準。
9、各種玩具的殺菌。為了保證各種玩具在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的細菌污染會直接影響到兒童的身體健康，要對它進行電子束殺菌，從而達到衛(wèi)生要求。
10、化妝品原料中的有害菌和化妝品在生產(chǎn)中因污染產(chǎn)生的細菌將對皮膚帶來潛在危險，而高溫滅菌又會破壞化妝品自身的特性，影響其質(zhì)量，利用電子束滅菌是在常溫下進行的，對于不耐高溫的化妝品是一種理想的滅菌方法。
11、商品養(yǎng)護（防霉）。各種商品經(jīng)電子束輻照后可起到防霉作用，從而達到對商品的養(yǎng)護。

    和一般的用伽瑪射線來進行輻照加工不同，利用加速器進行輻照的優(yōu)點與特點是：

1、快速輻照。輻照加工時間短，例如對一箱產(chǎn)品殺菌，耗時僅1分鐘；而用伽瑪源輻照可能要數(shù)十分鐘。
2、吸收劑量均勻。采用動態(tài)的傳送裝置，產(chǎn)品吸收劑量的不均勻度<5%。一次性大批量加工也可以小批量加工，加工方式靈活而且加工速度快。
3、無任何毒性和殘留，不添加任何化學試劑，不影響產(chǎn)品原有成分和品質(zhì)。
4、可事先對產(chǎn)品密封包裝，在輻照時不拆產(chǎn)品包裝箱。能快速、安全通過。無二次污染。
5、無環(huán)境污染。關機后無射線。安全可靠！而用伽瑪源存在源的浪費和廢源的處理問題。
6、降解水產(chǎn)品、蜂產(chǎn)品中殘留氯霉素，是目前國內(nèi)外唯一的方法。
7、投資低，產(chǎn)出高。

    應用電子束直線加速器建立以處理食品、飲料、藥材、醫(yī)用器械等的輻照中心，對于提高食品質(zhì)量，保證食品安全，擴大出口，具有重大意義，將會對我國特別是輻照中心周邊地區(qū)帶來良好的經(jīng)濟和社會效益，電子束直線加速器將會在一定領域逐漸替代以鈷源為放射源的輻照裝置。

三、市場應用前景

    為達到國際衛(wèi)生組織制定的食品衛(wèi)生標準，即便嚴格控制食品生產(chǎn)環(huán)境及工藝也不易達標，如家禽產(chǎn)品，在歐洲市場上有75％，在美國有60％已被沙門氏桿菌感染,在美國每年約有200萬沙門氏病病例，其治療費用約25.4億美元，而用于弓形漿蟲病的治療費約44億美元。原因在于這些食品的原料在飼養(yǎng)或栽培、運輸?shù)冗^程中很難控制微生物等，因此聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO）、食品和農(nóng)業(yè)組織（FAO）批準并推薦食品輻照等后處理加工，以減少食源性疾病。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上已有32個國家建立了食品輻照中心，對食物（水果、肉類、蔬菜、藥材等）等進行輻照處理，以達到殺菌、滅蟲、消毒、抑制發(fā)芽、延緩衰老、延長保存期等目的。如美國已建立了20個輻照裝置，并用于35種食品輻照；非洲加納就有171種食品經(jīng)輻照處理上市出口；南非有89種食品輻照產(chǎn)品�！�9.11”事件后，炭疽菌因危害人的生命安全也成為重要的殺菌對象，附著在郵件等紙制物品上的這類菌采用常規(guī)消毒法已無能為力，只有電子束或γ－射線才能到達殺菌的目的。

［xunmeng 在 2009-2-26 9:24:05 編輯過］

1、什么是核輻射?

　　核輻射是原子核從一種結(jié)構或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構或另一種能量狀態(tài)過程中所釋放出來的微觀粒子流。核輻射可以使物質(zhì)引起電離或激發(fā)，故稱為電離輻射。電離輻射又分直接致電離輻射和間接致電離輻射。直接致電離輻射包括帷⑩、質(zhì)子等帶電粒子。間接致電離輻射包括光子(閔湎吆蚗射線)、中子等不帶電粒子。

2、常用的輻射量和單位有哪些?新老單位間的換算關系怎樣?
 
物理量      老單位          新單位                            換算關系
活度          居里(Ci)       貝可［勒爾］(Bq)          1Ci＝3.7×10¹⁰Bq
照射量      倫琴(R)         庫侖/千克(C/kg)              1R＝2.58×10^-4C/kg 
吸收劑量拉德(rad)       戈［瑞］(Gy)                  1Gy＝100rad
劑量當量雷姆(rem)      希［沃特］(Sv)               1Sv＝100rem
　　

3、天然放射性對公眾劑量的貢獻有多大?

　　天然輻射主要有三種來源：宇宙射線、陸地輻射源和體內(nèi)放射性物質(zhì)。據(jù)有關資料統(tǒng)計，天然輻射造成的公眾平均年劑量值如下表所列。
 
照射成分 年有效劑量(毫希)
正常本底地區(qū) 照射量升高的地區(qū)
宇宙射線 0.38 2.0
宇生放射性核素 0.01 0.01
陸地輻射：外照射 0.46 4.3
陸地輻射：內(nèi)照射(氡除外) 0.23 0.6
陸地輻射：氡及其衰變物的內(nèi)照射  
吸入222Rn 1.2 10
吸入220Rn 0.07 0.1
食入222Rn 0.005 0.1
總計
 2.4 
　　

4、人工輻射源對公眾劑量的貢獻有多大?

    人工輻射源包括放射性診斷和放射性治療輻射源、放射性藥物、放射性廢物、核武器爆炸的落下灰塵以及核反應堆和加速器產(chǎn)生的照射等。根據(jù)有關資料記載，人工輻射源對公眾產(chǎn)生的平均年劑量值如下表所列。
 
輻射源 劑量(毫希/年)
放射診斷 0.22
放射治療 0.03
醫(yī)用同位素 0.002
放射性廢物 0.002
核爆炸落下塵 0.01
職業(yè)照射 0.009
其他輻射源 0.012
核電站周圍 0.001～0.02

5、什么是輻射防護?

　　輻射防護是研究保護人類(系指全人類、其中的部分或個體成員以及他們的后代)免受或少受輻射危害的應用學科，有時亦指用于保護人類免受或盡量少受輻射危害的要求、措施、手段和方法。輻射包括電離輻射和非電離輻射。在核領域，輻射防護專指電離輻射防護。

6、什么是輻射防護的三原則?

　　輻射防護三原則是指實踐的正當性、防護水平的最優(yōu)化和個人受照的劑量限值。

7、國際基本安全標準的劑量限值主要有哪些?
劑量限值 5年平均值(毫希/年) 任一年值(毫希/年)
職業(yè)照射 20 50
公眾照射 1 5
　　注：我國將頒發(fā)的標準等效采用國際基本安全標準。

8、什么叫外照射?外照射防護方法有哪三種?

　　體外輻射源對人體的照射稱外照射。外照射的防護方法有受照射時間的控制、增大與輻射源間的距離和采用屏蔽三種方法。

9、什么叫內(nèi)照射?控制內(nèi)照射的基本原則是什么?

　　進入人體內(nèi)的放射性核素作為輻射源對人體的照射稱內(nèi)照射�？刂苾�(nèi)照射的基本原則是防止或減少放射性物質(zhì)進入體內(nèi)，對于放射性核素可能進入體內(nèi)的途徑要予以防范。

［xunmeng 在 2009-2-26 9:25:58 編輯過］

交聯(lián)電纜工藝性能簡介

一、概念

交聯(lián)電纜通常是指電纜的絕緣層采用交聯(lián)材料。最常用的材料為交聯(lián)聚乙烯（XLPE）。交聯(lián)工藝過程是將線性分子結(jié)構的聚乙烯（PE）材料通過特定的加工方式，使其形成體型網(wǎng)狀分線結(jié)構的交聯(lián)聚乙烯。使得長期允許工作混充由70℃提高到90℃（或更高），短路允許溫度由140℃提高到250℃（或更高），在保持其原有優(yōu)良電氣性能的前提下，大大地提高了實際使用性能。

二、交聯(lián)工藝方式

目前電纜行業(yè)生產(chǎn)交聯(lián)電纜的工藝方式分為三類：第一類　過氧化物化學交聯(lián)，包括飽合蒸氣交聯(lián)、惰性氣體交聯(lián)、熔鹽交聯(lián)、硅油交聯(lián)，國內(nèi)均采用第二種即干法化學交聯(lián)；第二類　硅烷化學交聯(lián)；第三類　輻照交聯(lián)。

1、惰性氣體交聯(lián)???――干法化學交聯(lián)

采用加入過氧化合物交聯(lián)劑的聚乙烯絕緣材料，通過三層共擠完成導體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后，連續(xù)均勻地通過充滿高溫、高壓氮氣的密封交聯(lián)管完成交聯(lián)過程。傳熱媒體為氮氣（惰性氣體），交聯(lián)聚乙烯電氣性能優(yōu)良、生產(chǎn)范圍可達500KV級。

2、硅烷化學交聯(lián)――溫水交聯(lián)

采用加入硅烷交聯(lián)劑的聚乙烯絕緣材料，通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后，將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-95℃熱水中進行水解交聯(lián)，由于濕法交聯(lián)會影響絕緣層中的含水量。一般最高電壓等級僅達10KV。

3、輻照交聯(lián)――物理交聯(lián)

采用經(jīng)過改性的聚乙烯絕緣料，通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后，將冷卻后的絕緣線芯，均勻通過高能電子加速器的輻照掃描窗口完成交聯(lián)過程。輻照交聯(lián)電纜料中不加入交聯(lián)劑，在交聯(lián)時是由高能電子加速器產(chǎn)生的高能電子束有效穿透絕緣層，通過能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生交聯(lián)反應的，因為電子帶有很高的能量，而且均勻地穿過絕緣層，所以形成的交聯(lián)鍵結(jié)合能量高，穩(wěn)定性好。表現(xiàn)出的物理性能為，耐熱性能優(yōu)于化學交聯(lián)電纜。但由于受加速器能量級的限制（一般不超過3.0Mev電子束有效穿透厚度為10mm以下，考慮幾何因數(shù)，生產(chǎn)電纜的電壓等級僅能達到10KV，優(yōu)勢在6KV以下。

三、輻照交聯(lián)電纜特性

電纜絕緣材料的老化壽命主要取決于其熱老化壽命，它是在熱作下絕緣材料內(nèi)所發(fā)生的熱氧氧化、熱裂解、熱氧化裂解，縮聚等化學反應的速度所決定的，因此絕緣材料的熱老化壽命直接影響著電纜的使用壽命，按照化學反應動力學推導及人工加速熱老化試驗測得的（20-30年）輻照交聯(lián)電纜長期允許工作溫度為：

1、電力電纜　YJV　0.6/1KV　116℃

若按額定工作溫度105℃推導，其熱老化壽命超過60年。

若按額定工作溫度90℃推導，其熱老化壽命超過100年。

2、架空絕緣電纜　JKLYJ　10KV　122℃

架空絕緣電纜在露天空中敷設，絕緣材料的耐環(huán)境及耐輻射性更顯重要。輻照交聯(lián)絕緣材料要經(jīng)過輻照加工，其本身就具有很好的耐輻射能力，交聯(lián)生產(chǎn)過程中所施加的輻照劑量距其破壞劑量留有很大安全裕度。聚乙烯輻射破壞劑量為1000KGY，而加工劑量約為200KGY，加之特殊配方改進，在相當寬的范圍內(nèi)仍是受輻射交聯(lián)狀態(tài)，所以在較長的前期使用過程中受到輻射其性能會有所提高。

四、常用塑料絕緣電纜性能對比：

目前在電纜生產(chǎn)中，最常用的絕緣塑料有聚乙烯和聚氯乙烯，其中聚乙烯材料具有更好的電氣性能及較好的交聯(lián)性，因此而發(fā)展了多種工業(yè)交聯(lián)生產(chǎn)工藝，化學交聯(lián)和輻照交聯(lián)。除下表性能以外，在生產(chǎn)和敷設過程中，目前所常用的交聯(lián)電纜的絕緣層都表現(xiàn)為硬度和強度較大（常溫下），特別是比聚氯乙烯絕緣剝離難度增大。由于輻交聯(lián)電纜的交聯(lián)性能最好、交聯(lián)度最高，相對而言剝離強度也最大。如果交聯(lián)電纜絕緣層的剝離比較容易（類似于聚氯乙烯），那必然是交聯(lián)度不夠或沒有交聯(lián)。通常情況下，溫水交聯(lián)工藝生產(chǎn)的交聯(lián)電纜，出現(xiàn)交聯(lián)度不夠的情況較多，原因是該類產(chǎn)品本來交聯(lián)度就相對較低，而且交聯(lián)工藝非連續(xù)、不能自動控制，受人為因素影響很大，容易發(fā)生欠交聯(lián)。

以1*70為例說明常用塑料絕緣電纜特性對比表

項目 普通PVC（聚氯乙烯） 化學交聯(lián)聚乙烯 輻照交聯(lián)聚乙烯

 200C體積電阻率 1*1013 1*1017 1*1017

 耐溫等級（℃） 70 90 90-150

 短時過載溫度（℃） 160 250 270

 載流量（倍） 1.0 1.3 1.6

 老化條件0C　7天 100℃　7天 135℃　7天 158℃　7天

 負載下伸長率（≤%） 175 100

 負載下耐刮磨試驗（次） 20000 20000 100000

 耐磨損性 為PVC的5倍 為PVC的10倍、尼龍的5倍

 耐油耐化學腐蝕性 浸于汽油7天無變化 浸于汽油30天無變化

 介電常數(shù) 5.0 2.3 2.3

 耐光老化性KJ ＜230 ＜300 ＜400

 搞張強度N/cm2 70℃時　12.5 90℃時　12.5 90℃時　23.1

 斷裂伸長率 700C時　125% 90℃時　200% 90℃時　240%

 耐臭氧性臭氧濃度

 0.03%下斷裂時間（小時） 1000 1000 1200

輻照交聯(lián)汽車電線技術簡介

【摘要】本文介紹了輻照交聯(lián)線纜制造技術和輻照交聯(lián)汽車電線的主要特點，分析了汽車電線的技術要求和目前國內(nèi)外技術發(fā)展概況，預測了今后的發(fā)展趨勢，指出了輻照交聯(lián)汽車電線制造流程中主要工序的關鍵技術，最后建議走合作之路發(fā)展我國輻照交聯(lián)汽車電線。本文對汽車制造廠如何選用汽車電線也具有一定的價值。

1. 輻照交聯(lián)電線技術

      早在1952年，美國科學家即以原子核反應堆作輻射源制成交聯(lián)聚乙烯，之后采用電子加速器產(chǎn)生的β射線對塑料進行輻射加工的技術后來居上地發(fā)展起來。線纜行業(yè)始終是該項技術的重點應用領域。目前全球約有600臺電子加速器，其中200余臺用于生產(chǎn)電線電纜。在我國，熱縮套管和線纜制造業(yè)已位居輻射技術產(chǎn)業(yè)化應用的前兩席。

      所謂交聯(lián)是將高分子聚合物從鏈狀結(jié)構的熱塑性材料轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀結(jié)構的熱固性材料。熱塑性材料受熱會熔融流動，線纜絕緣或護套的加工正是利用了這一特性；熱固性材料(交聯(lián)型高分子)高溫下也不會熔融變形，無法擠塑加工，但卻具有熱塑性材料所不具備的優(yōu)點：分子鏈段交叉連接，即不但擰成了一股繩，而且抱成了一個團，因此機械性能優(yōu)異；長期耐熱特性好，制品尺寸穩(wěn)定；耐化學腐蝕。

      線纜行業(yè)采用的交聯(lián)方法有三種：過氧化物交聯(lián)法(CV法)；硅烷交聯(lián)法(SV法)和電子束交聯(lián)法(或稱輻照交聯(lián))。三種方法各有所長。CV法廣泛用于生產(chǎn)高壓和超高壓電力電纜，交聯(lián)過程在充有高溫、高壓氣體(或汽體);的硫化管中完成，導體截面小的絕緣線在管中易被拉長甚至拉斷；;SV法主要用于生產(chǎn)中低壓電力電纜，包括汽車用電池電纜。這兩種方法都是加入交聯(lián)劑(過氧化物或硅氧烷)來引發(fā)交聯(lián)，屬于化學交聯(lián)方法。

      輻照交聯(lián)則是包含化學變化的物理交聯(lián)方法。線纜的電子束輻射加工是先用熱塑性材料擠塑絕緣或護套，再用高能射線轟擊，達到改變聚合物分子鏈結(jié)構、促成其交聯(lián)的目的。電子加速器的工作原理與電視機顯像管相類似，由加熱的電子槍產(chǎn)生電子，依靠直流加速器高壓裝置正負電極之間的高電壓導引電子飛離電子槍，再由真空束流管加速并聚焦。之后當電子束流穿過掃描磁場時，將被掃描成線條狀后穿越金屬箔窗，照射箔窗下由束下傳送裝置輸送的被加工物。電子攜帶的能量取決于加速器施加的高電壓，常用兆電子伏特(MeV)來表示。束流與加速電壓決定了輻照功率，其中束流表示單位時間內(nèi)提供多少個電子，;1mA的束流表示每秒有6.2×1015個電子。

      聚合物在受到高能電子束照射時，化學鍵將先被破壞，然后形成新的分子鏈結(jié)構。有的聚合物的反應以降解為主，有的則以交聯(lián)為主。幸運的是，電纜業(yè)廣泛運用的聚烯烴、聚氯乙烯(PVC)、橡膠(如EPDM)和熱塑性彈性體(如TPU)等以交聯(lián)反應為主。以聚乙烯(PE)為例，高能電子束首先使C-H鍵斷裂，生成帶自由端基的活性大分子鏈和活潑的氫原子，然后氫原子攻擊分子鏈，奪取其中的氫原子生成氫氣和帶自由端基的分子鏈，相鄰的帶有自由端基的鏈段交叉連接形成橫向的C-C交聯(lián)鍵。不同材料對輻射的敏感性是不一樣的。為了提高輻射交聯(lián)效率，通常要在材料中加入敏化劑和增感劑。

      交聯(lián)電纜在以下方面有顯著變化：耐熱等級提高，即使燃燒也不熔融滴落；耐化學腐蝕，不溶解于油和有機溶劑；抗張強度、耐磨性、抗壓性、抗沖擊、抗撕裂和抗剪切等機械性能大為提高，硬度和抗切通特性則基本不變或略有提高，但斷裂伸長率有所降低；電氣絕緣強度基本不變。輻照交聯(lián)與化學交聯(lián)相比較，還具有以下特點：

-可加工材料多，材料無貨架壽命限制。
-不需高溫、高壓條件，能耗低。
-由于吸收輻射能量引起的聚合物溫升通常不超過70℃，加有水合氧化鋁或氫氧化鎂等阻燃劑的無鹵聚烯烴絕緣層或護套不會在交聯(lián)過程中因高溫分解，因而特別適合于加工阻燃電纜。
-可獲得較高的耐溫等級。已制成耐溫等級150℃的輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣汽車線。
-加工后無殘留物，長期與酸液接觸也不會有明顯溶脹。
-容易控制交聯(lián)度。
-生產(chǎn)效率高。小線交聯(lián)效率一般只受限于束下傳送速度，目前汽車電線制造業(yè)已有2000m/min的報道�，F(xiàn)在由于輻照功率和效率的提高，即使是絕緣較厚的汽車電池電纜也可采用輻射交聯(lián)工藝生產(chǎn)。
-特別適合加工小截面導體、薄壁和超薄壁絕緣的高性能交聯(lián)電纜。這一特點使電子束交聯(lián)技術在汽車電線制造領域獲得了廣泛運用。

     輻照交聯(lián)線纜技術也在不斷發(fā)展和完善中，目前尚不適合加工特粗的電纜和導體四周絕緣層厚度不均勻(如帶狀)的電纜，其原因在于這些電纜所受輻射的均勻性問題難以很好解決，可能會出現(xiàn)局部升溫、累積電荷導致放電擊穿絕緣和截面各點交聯(lián)度不均勻等情況。

2. 低壓汽車線的技術特點及要求

      現(xiàn)代汽車采用低壓直流供電系統(tǒng)，標稱電壓有6、12、24伏，并以車體為一極單線供電，故汽車電線多為單芯導體。汽車電線包括驅(qū)動系統(tǒng)電纜，如電池引線電纜、點火線、油泵電纜；通信系統(tǒng)電纜和線束復用系統(tǒng)線纜，如音響線、車載電話線、多模光纖；安全系統(tǒng)電纜，如防剎車抱死系統(tǒng)(ABS);電纜、剎車磨損監(jiān)測電纜(使用溫度-60～+260℃)；舒適系統(tǒng)電纜，如汽車空調(diào)線、座椅調(diào)節(jié)和溫控電纜等。一般將汽車線分為電池電纜(Battery Cable)和低壓主回路電纜(Low Tension Primary Cable)兩大類，有的也將點火線單獨列出。前兩種電纜都適合于標稱電壓不超出50V的電氣系統(tǒng)。

      我國1988年實施的《公路車輛低壓電纜(電線)》(GB9328-88)中電纜性能要求、電纜結(jié)構與國際先進標準(如國際標準化組織ISO6722-96標準、日本機動車標準協(xié)會JASO D608標準和美國SAE標準)相比有較大差距。本文將主要根據(jù)美國機動車工程師協(xié)會(SAE)標準SAE J1128-JAN 1995《低壓主回路電纜》，介紹低壓汽車電線技術特點。SAE標準是國際公認的水平較高的權威性技術文件，充分反映了國際汽車電線的技術水平和多年來汽車電線的開發(fā)成果。隨著我國汽車業(yè)日益融入國際競爭大環(huán)境，該標準將為更多的汽車廠熟悉和采用。

      根據(jù)絕緣的不同，電纜分為以下類型(表1)。

表1
絕緣 薄壁型 通用型 專用型 重荷型
熱塑性材料 TWP GPT \ HDT
熱固性彈性體 \ \ STS HTS
交聯(lián)聚烯烴 TXL GXL SXL \
熱塑性彈性體 TWE GTE \ HTE

電纜規(guī)格見表2。

表2
SAE導體規(guī)格(mm2)  導體線規(guī)號 導體最小截面(mm2)  絞合導體結(jié)構(根數(shù)×單線直徑mm)
     0.22                       24                 0.205                            7×0.606
     0.35                       22                 0.324                            7×0.765
     0.5                         20                 0.508                            7×0.963
     0.8                         18                 0.760                            19×1.170
     1                            16                 1.13                              19×1.430
     2                            14                 1.85                              19×1.805
     3                            12                 2.91                              19×2.275
     5                            10                 4.65                              37×3.185
     8                             8                  7.23                              19×7×4.221

注：  “絞合導體結(jié)構”一列為作者所加，僅供參考。單線直徑直接采自美國線規(guī)。

低壓汽車電線絕緣厚度和最大外徑如表3所示。

表3 (mm)  電纜規(guī)格     TWP             TWE              TXL      GPT             GTE           GXL        STS         SXL
絕緣厚度
最大外徑 絕緣厚度最大外徑 絕緣厚度 最大
外徑
標稱 最薄點 標稱 最薄點 標稱 最薄點
0.22 0.40 0.28 1.50 　 　 　 　 　 　
0.35 0.40 0.28 1.70 　 　 　 　 　 　
0.5 0.40 0.28 1.90 0.58 0.41 2.40 0.74 0.52 2.80
0.8 0.40 0.28 2.20 0.58 0.41 2.50 0.76 0.53 3.00
1 0.40 0.28 2.40 0.58 0.41 2.90 0.81 0.67 3.40
2 0.40 0.28 2.70 0.58 0.41 3.20 0.89 0.62 3.90
3 0.45 0.32 3.30 0.66 0.48 3.80 0.94 0.66 4.60
5 0.50 0.35 4.00 0.78 0.55 4.70 1.04 0.73 5.30
8 0.65 0.39 4.90 0.94 0.66 6.00 1.09 0.76 6.20

絕緣機械性能要求見表4。;采用美國ASTM D412、D573及E145Ⅲ型試驗方法，樣品不從成品電纜上取樣，而是來自材料壓片(壓片經(jīng)輻照處理)。

表4 電纜型號 原始拉伸性能
老化條件

抗張強度 (MPa) 斷裂伸率 (%) 老化溫度(±2℃) 老化時間168h
TWP GPT HDT ≥11 ≥125 110
STS HTS ≥7 ≥150 110
TXL GXL SXL ≥10 ≥150 155
TWE GTE HTE ≥11 ≥200 150

熱老化絕緣抗張強度不低于原始值的80%，斷裂伸率不低于原始值的50%。成品電纜的檢測項目列于表5。

表5 序號 項 目 主要試驗條件及要求
1 導體截面積 滿足表2要求。
2 絞合導體中單線鍍層質(zhì)量 ASTM B33或B189
3 導體可焊性 通過本標準規(guī)定的焊接試驗或按ASTM B49進行試驗，氧化層厚度不大于200埃。有鍍層導體不作此試驗。
4 電纜最大外徑 滿足表3要求。
5 絕緣最小厚度 滿足表3要求。
6 絕緣機械性能 滿足表4要求。
7 耐電壓試驗 1000V/50或60Hz，lmin不擊穿。
8 低溫彎曲 低溫條件：-40±2℃/3h。絕緣無開裂，且能通過耐電壓試驗;。
9 燃燒試驗 樣品與水平面成45°，本生噴燈燃燒15s,移開后70s內(nèi)電纜上的火焰應熄滅。
10 溶劑相容性 直徑溶脹不超過表6規(guī)定，表面不開裂。
11 耐臭氧性 將試樣卷繞，在臭氧含量為100±5pphm的環(huán)境中試驗192h，溫度65±3℃。絕緣不開裂。
12 抗切通 刀具所加負荷應不低于規(guī)定值。
13 耐磨性 在規(guī)定負荷下磨透絕緣所用砂紙長度應不小于規(guī)定值。
14 交 聯(lián) 通過熱板試驗。
15 絕緣剝離力 與用戶協(xié)議。

    在前文表1中，并沒有排除PVC絕緣汽車電線(屬熱塑性絕緣類型)。國外廠家采用優(yōu)質(zhì)級(Premium Grade)PVC生產(chǎn)GPT型電纜，使用溫度范圍為-20～+60℃；或者10～+105℃。這種優(yōu)質(zhì)PVC均用高檔添加劑，按特殊配方加工而成，成本較高。盡管如此，用優(yōu)質(zhì)PVC制成的GPT電線要通過上表(表5)中低溫彎曲、溶劑相容性、抗切通、耐磨性等試驗項目仍相當勉強，通常不得不作出妥協(xié)。因此國外PVC汽車電線用量已逐漸減少，高級轎車中更是如此。

從上表可知，低壓汽車線的試驗項目雖不多，某些項目的試驗方法和要求卻不同一般電線，這里僅舉幾例：

—耐壓試驗。取600mm長的電纜樣品，兩端各去掉25mm的絕緣，將裸露導體扭在一起形成一個環(huán)，然后放入含5%(重量比)鹽份的室溫水中浸泡5h，注意樣品端頭露出水面的長度不得超過150mm。之后在樣品與鹽水間施加1000V/50或60Hz的交流電lmin，試樣應不擊穿。

—交聯(lián)試驗。SAE標準中給出的方法能直觀地顯示熱固性彈性體;(合成橡膠)絕緣汽車線(含STS和HTS型)和交聯(lián)聚烯烴汽車線(含TXL、GXL和SXL型)絕緣的硫化或交聯(lián)程度是否充分。將長為600m的樣品兩端去掉25mm絕緣，在直徑6mm(1/4英寸);的心棒上至少彎曲135℃，置于已預熱至250±25℃、邊長150mm的正方形板上，樣品與熱板相接觸。(在心棒上);施加5～7N的力約5～6秒，注意不要使電纜磨或擦熱板。樣品經(jīng)如此暴露后，應不能透過絕緣看見其導體。;如有疑議，可待樣品溫度降至室溫后用耐壓試驗來最終得出結(jié)論，但樣品在鹽水中浸泡時間縮短為1min。

—溶劑相容性試驗。測試試樣外徑后，將其浸入下表規(guī)定的溶劑中(表6)，每種溶劑單獨采用一個樣品。20h后將試樣取出擦干，在室溫下調(diào)節(jié)4h后測試樣品直徑，直徑變化不應超過表中規(guī)定。交聯(lián)材料雖不溶解于有機溶劑，但可能會有溶脹。此外，還要將浸泡后的試樣作卷繞試驗，不應有目力可見的開裂現(xiàn)象。

表6 試 驗 液 體 試驗 溫度 （℃）最大外徑變化（%）
　 標準 參考液體
發(fā)動機油 　 ASTM D1471，IRM-902 50±3 15
汽 油 　 ASTM D471，C型參考液體 室溫 15
甲 醇 85%甲醇+15% ASTM D471型參考液體
ASTM D471，K型參考液體 室溫 15
車輛轉(zhuǎn)向液 　 ASTM D471，IRM-903 50±3 30
自動變速傳動油 SAE J311 Citgo #33123 50±3 25
發(fā)動機冷卻劑 50%蒸餾水＋50%甘醇 ASTM D471，104號專業(yè)溶液 50±3 15
電池酸液 　 硫酸，比重為1.260±0.005 室溫 5

     表6中電池酸液相容性試驗主要針對汽車電線有可能與電池酸液接觸或長期暴露于酸性環(huán)境中，特別是近年來汽車內(nèi)部電器增多，電池負荷加大，工作溫度隨之上升。耐酸性優(yōu)異是輻照交聯(lián)電纜優(yōu)于化學交聯(lián)電纜和PVC電纜的顯著特性。美國一家電纜廠開發(fā)的輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣汽車電線在密閉的盛有比重為1.30、溫度100℃的硫酸液中長期浸泡，直徑膨脹率不超過2%。

3. 汽車電線的技術發(fā)展趨勢

      七十年代爆發(fā)的海灣石油危機曾深刻影響了世界，豪華但耗油多的汽車不再受寵，減輕汽車重量、節(jié)約汽油成為新的設計標準。有的國家還為此立法加以引導和限制。

      最有效的減輕汽車重量方法是減小汽車尺寸，但這不能以減小乘座空間、犧牲乘座的舒適性為代價，因而采用塑料替代金屬、減小汽車零部件尺寸并在有限的空間內(nèi)提高零部件安裝密度成為設計新一代汽車時所考慮的主要措施。汽車電線的技術進步，是與汽車行業(yè)技術發(fā)展趨勢相一致的，體現(xiàn)在以下幾方面：

-減小絞合導體規(guī)格。SAE低壓汽車電線標準中導體的最小規(guī)格已減至0.22 mm2。美國福特汽車線采購規(guī)范中已出現(xiàn)了0.15 mm2的規(guī)格。另據(jù)國外一家著名的汽車線束制造廠長期研究后得出的結(jié)論，22AWG規(guī)格(0.32 mm2)的電線在23%的應用場合可減至26AWG規(guī)格(0.13 mm2)或30AWG規(guī)格(0.05 mm2)。

      -在保持絞合導體規(guī)格不變的前提下壓縮直徑�？刹捎媚＞邔�絞合導體進行壓緊，;從而減小絞體內(nèi)部間隙以減小直徑。這樣不但可減小電線外徑，還可減少絕緣料用量。有"緊壓"(Compressed)和"密實"(Compacted)兩種壓緊方式，前者僅是絞體外層單線被緊壓變形，絞體直徑可縮減6%；后者則是絞體內(nèi)層單線也受擠壓變形，絞體直徑可減少15%。緊密和緊壓的導體表面圓整，減少了單根導體嵌入絕緣層的程度，因此適當降低絕緣厚度也不會導致耐電壓和抗切通等性能的下降。減小絞體直徑的另一種方法是用不同直徑的單線組合絞制。下表(表7)是美國一家汽車線制造廠采用緊壓和組合絞工藝生產(chǎn)18AWG規(guī)格導體的比較結(jié)果。

表7 導體結(jié)構(根數(shù)×單線直徑mm) 導體面積(mm2) 導體直徑(mm)
18AWG (實心) 0.82 1.02
19×0.234 0.81 1.17
19×0.234(緊壓) 0.81 1.04
13×0.254+6×0.160 0.85 1.04

      -采用高強度的銅合金替代電解銅單線來絞制小規(guī)格的導體。為了保證在束線(Harnessing Wires)&和安裝過程中汽車電線具有足夠的拉斷力和能夠展直，0.50 mm2規(guī)格以下絞體中的單線在拉制時可不經(jīng)韌煉退火，要求拉伸強度不低于345MPa，斷裂伸率在2～5%之間；更小規(guī)格(0.15 mm2以下)絞合導體還可采用高強度銅合金。

      -減薄絕緣厚度。福特汽車公司1996年發(fā)布了厚度為6mil(0.15mm)的超薄型交聯(lián)型汽車線采購規(guī)范。

      絕緣厚度減薄后電線的耐壓性能仍應滿足要求，為此在選擇絞合體結(jié)構時，可增加單線根數(shù)、減小單線直徑以提高絕緣厚度與單線直徑之比。

      -提高耐熱等級。例如發(fā)動機室的電線，由于發(fā)動機室空間減小和發(fā)動機工作溫度因提高效率而上升，電線使用環(huán)境溫度增加。目前汽車電線耐熱等級主要有60、85、105、125、150和260℃等檔次。普通聚乙烯長期工作溫度低于70℃，而聚氯乙烯也主要用于85℃等級以下的電線中，如需提高其耐溫等級，&必須對材料配方作重大改進，這將大幅度增加材料費用。

      -采用輻照交聯(lián)技術制造汽車電線。這是減小絕緣厚度、提高耐熱等級的基礎。目前105℃以上等級的薄壁絕緣汽車線越來越多地使用輻照交聯(lián)聚烯烴，并已開始用輻照交聯(lián)熱塑性聚氨酯來制造對耐磨性要求特別高、同時保持柔軟性的剎車電纜。需引起重視的是，交聯(lián)聚氯乙烯(XLPVC)也應在汽車電線中占有一席之地。PVC樹脂先天具有的阻燃性是聚烯烴材料所不具備的，交聯(lián)聚烯烴材料中應包含適當?shù)淖枞紕┎拍苁棺罱K的電線產(chǎn)品通過阻燃試驗，材料比重相應增加。有別于SAE標準只有交聯(lián)聚烯烴，日本汽車業(yè)允許采用XLPVC作絕緣材料，且最近在輻照交聯(lián)PVC汽車線之外，開發(fā)出化學交聯(lián)PVC材料供汽車電線廠選用，材料通過了-22℃低溫失效試驗。據(jù)稱，采用該種材料生產(chǎn)的規(guī)格為0.5mm2的化學交聯(lián)汽車線已通過了普通PVC難以承受的 -45℃/3h低溫試驗、120℃/168h和200℃/30min的耐熱試驗以及150℃/15min熱回縮試驗及耐磨性試驗，交聯(lián)度(凝膠率)大于40%，其整體性能與輻照交聯(lián)聚氯乙烯汽車線并無大的差別。這種材料的應用雖然可免去投資加速器，但材料成本較高，擠塑后裝盤的電線需在70～80℃的恒溫加熱室內(nèi)加熱3～8天才能獲得45～50%的凝膠率（標準要求交聯(lián)度大于40%)，安裝電線的耐熱性現(xiàn)只達到相當于UL規(guī)定的90℃和105℃等級。

      -采用方形或帶狀結(jié)構電纜以提高安裝密度。

-模擬汽車線在線束裝配和使用過程中可能遇到的各種情況，建立并不斷完善測試方法，提高汽車電氣系統(tǒng)的可靠性。除標準中規(guī)定的項目外，有的汽車廠和汽車線制造廠還共同確定了高溫變形、高溫振動、耐高溫電池酸液、熱失重(主要針對PVC絕緣)等試驗項目。

      低壓汽車線近年的發(fā)展特點可以簡單用小線徑、輻照交聯(lián)聚烯烴薄壁絕緣、高可靠性來概括。為了適應汽車安全性、舒適性、多功能性的要求，汽車配線系統(tǒng)越來越復雜，從七十年代一輛轎車幾百個電氣回路上升到目前的上千個電氣回路，汽車電線總長度迅速增加。例如每輛福特普通轎車需1196根電線，接線端頭2300個，電線總長1495米；每輛凌志LS400型轎車需2000根電線。雖然汽車電線總長增加，但重量并未成比例增加，這歸功于汽車電線制造技術有了提高。

      與西方主要發(fā)達國家相比，我國汽車電線制造水平較為落后，目前仍主要采用聚氯乙烯絕緣，離SAE等國標先進標準要求相距甚遠。對輻照交聯(lián)設備一次性投資大的擔憂、對輻照交聯(lián)汽車線認識不足等因素阻延了輻照交聯(lián)技術在汽車電線領域的廣泛應用。從性價比來看，對于耐溫等級和其它性能要求較高的汽車線而言，輻照交聯(lián)汽車電線遠高于PVC汽車電線。

4. 輻照交聯(lián)低壓汽車電線制造流程

     多數(shù)汽車線的結(jié)構較為簡單：絞合導體上包覆絕緣；絕緣以單層為主，也可以內(nèi)層是耐溫等級高的輻照交聯(lián)聚烯烴，外層是柔軟、耐磨且成本較低的橡膠。汽車電線的制造工序相應較少，包括拉絲、束絞并緊壓成絞體，再擠塑絕緣，經(jīng)輻照交聯(lián)后分切包裝，最后檢驗出廠。

      拉絲、束絞工序緊密相關。在拉絲工序，為提高生產(chǎn)效率(包括提高束絞生產(chǎn)效率)，減少盤具周轉(zhuǎn)和設備占地面積，同時保證絞合導體中單線伸率的均勻性，國外汽車電線制造業(yè)已普遍采用多頭拉絲機(帶連續(xù)韌煉裝置)來生產(chǎn)銅或鍍錫銅單線，甚至汽車廠在認證合格電線廠時也將此列為生產(chǎn)汽車電線的基本條件。一臺多頭拉絲可一次拉制多根單線，采用了包括快速換模在內(nèi)的許多先進技術。它的定徑鼓輪單獨由一個直流電機驅(qū)動，其它道次的拉絲鼓輪則統(tǒng)一由一個直流電機通過齒輪傳動來轉(zhuǎn)動，;兩臺電機轉(zhuǎn)速配比通過PLC控制，這樣在更換規(guī)格時只需換掉成品模和部分道次上的拉絲模，既省時又可減少所備拉絲模具的數(shù)量。收線則有動盤收線和靜盤收線兩種方式，前者收線張力恒定，可將多根單線平行收卷在一個盤具上。

      汽車電線的絞體通常采用雙節(jié)距束絞機按各層"同向同節(jié)距"(Unilay)&127;的正規(guī)絞合結(jié)構絞制而成(相鄰層單線根數(shù)相差6根)。在拉絲工序采用動盤收線的線盤上的多根單線很容易分開放出，按正規(guī)絞結(jié)構排列穿過分線板。例如，6mm2規(guī)格的絞體由37根直徑0.455mm的銅線絞合而成，排列結(jié)構為"1+6+12+18"，束絞放線盤可以是3盤7頭收卷單線和2盤8頭收卷單線。如果用37盤單線放出，占地大且不說，張力調(diào)節(jié)將相當費時。

      在絕緣擠塑工序，往往配備一臺或多臺輔助擠塑機，采用共擠方式擠制平行或螺旋顏色標志，同時配備快速換色系統(tǒng)提高換色效率和節(jié)約絕緣料，采用精密擠塑工藝來保證絕緣厚度均勻性和同心度。

      輻照交聯(lián)工序的關鍵是保證交聯(lián)度的均勻性，這首先有兩層含義：一是電線沿長交聯(lián)度均勻，這就要求關鍵工藝參數(shù)束流線速比(電子束電流與電線束下傳送速度之比)應保持恒定；其次是同一截面各點上的聚合物所受到的輻照程度應盡可能均勻。由于高能射線強度分布近似高斯分布，因而束下傳送系統(tǒng)設計是否先進對保證后一種交聯(lián)度均勻性至關重要。成都電纜集團雙流熱縮制品廠從法國Vivirad公司引進的3MeV/30mA電子加速器不但具有輻照功率大、自動控制精度高、易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點，而且專為加工輻照線纜配套引進了兩套分別適用于大、小線纜的束下傳送裝置，是目前國內(nèi)水平最高的加工熱縮套管和電線電纜的電子束輻照系統(tǒng)，可充分保證輻照均勻性。還要補充的是，不同批次的同種電纜前后的交聯(lián)度也應一致，只要控制好束流線速比和電線束下傳送工藝設置，這一要求比CV和SV工藝更容易做到，交聯(lián)度波動范圍可控制在5%以內(nèi)。汽車電線廠可用文獻[3]規(guī)定的熱延伸試驗方法來方便地表征交聯(lián)度，試驗溫度應高于未交聯(lián)結(jié)晶聚合物的熔點。受輻照的線纜聚合物中未交聯(lián)部分越多，則試樣在給定負荷下伸長率越大，表明交聯(lián)度越小。

5. 結(jié)束語

      汽車制造業(yè)已成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，帶動了大批配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。汽車電線是提高汽車技術含量的重要配件，其發(fā)展也遵循著集中化、規(guī)�；�、專業(yè)化的方針，要求汽車廠、汽車電線廠(包括線束裝配廠)緊密合作。&127;美國等發(fā)達國家從八十年代中期開始，改變了過去由汽車廠提出汽車電線結(jié)構尺寸等具體技術要求、電線廠只管照單生產(chǎn)的做法，轉(zhuǎn)而由電線廠在深入了解汽車電線安裝、使用條件的基礎上，更多地參與和承擔起新型汽車電線的提出、設計和驗證等工作，汽車廠則可減少內(nèi)部與電線有關的技術資源配置以降低管理費用，雙方建立起新型的上下游產(chǎn)業(yè)合作方式，這有利于雙方降低成本、發(fā)揮各自優(yōu)勢。

      從長遠來看，汽車將越來越走近我國普通百姓生活，發(fā)展前景廣闊。汽車電線在整個電線行業(yè)中的地位也將隨之提升。有志于發(fā)展汽車電線的廠家要積極尋求與汽車廠的合作，產(chǎn)品技術起點要高，同時種類及規(guī)格又要切合中國市場需要。希望汽車廠也關注本土電纜廠所作努力，推動我國汽車電線的技術進步，從而更有效地降低成本，提高產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)的競爭力。

　摘要：針對電線電纜聚氯乙烯等阻燃絕緣材料，被明火燃燒時將釋放大量的有毒氣體導致人員傷亡的現(xiàn)狀。經(jīng)過分析論證，指出低煙無鹵聚烯烴材料只能采用輻照方式進行交聯(lián)，才能保證阻燃性能和電氣性能。

關鍵詞 輻照 交聯(lián) 低煙 阻燃 氧指數(shù)

　　目前火災事故中，電線電纜引起的火災不容忽視。據(jù)不完全統(tǒng)計，1998年我國發(fā)生的火災中，因電線電纜所引起的占35%以上，在火災死亡人員中有三分之二是因為吸入電線電纜燃燒時釋放出的有毒氣體而窒息死亡，怎樣阻止電線電纜的燃燒,即使是被明火燃燒還低煙無毒,這是電線電纜制造業(yè)的一大課題。
1．阻燃材料的演變
　　從20世紀70年代開始，許多國家開始阻燃電線電纜的研制，一開始人們首先想到了用含有鹵素的材料來進行阻燃，因為含有鹵素的材料具有很好的阻燃性。此類材料分為兩種：一種是材料的基體樹脂含有鹵素，如聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（PTFE）等；另一種基體樹脂不含鹵素，如聚乙烯（PE）等，添加溴聯(lián)苯醚，氯化石蠟，前一種稱有鹵阻燃，后一種稱低鹵阻燃，但是這些阻燃電線電纜在燃燒時存在高發(fā)煙高毒性的弊端，當火災發(fā)生時，產(chǎn)生溴化二惡英。被困人員乃至消防人員極易吸入此類有毒的含鹵氣體而窒息傷亡，造成火災的二次災害。
　　從20世紀80年代開始，國際上開始對低煙無鹵阻燃材料的研制，這種材料的優(yōu)點是低煙無鹵、無毒，即使被明火燃燒時，釋放出來的是二氧化碳氣體和水蒸汽。
2. 低煙無鹵阻燃聚烯烴
　　低煙無鹵聚烯烴是以聚乙烯為基體，將被EVA（乙烯-醋酸乙烯酯關聚物）活化了的大量。氫氧化鎂或氫氧化鋁捏合在聚乙烯基體中，利用氫氧化物被燃燒受熱時，分解成金屬氧化物和水，該反應為吸熱反應。

　　阻燃原理如下：氫氧化物被燃燒時是分解反應，該反應是吸熱反應，吸收周圍空氣中的大量熱量，降低了燃燒現(xiàn)場的溫度，此為阻燃機理之一；生成的水分子，也吸收大量熱量，此為阻燃機理之二；產(chǎn)生的金屬氧化物結(jié)殼，阻止了氧氣與有機物的再一次接觸,此為阻燃機理之三。所以低煙無鹵聚烯烴是采用吸熱與金屬氧化物隔氧的方法進行阻燃的。
3. 輻照交聯(lián)工藝在低煙無鹵電線電纜中的應用
　　低煙無鹵聚烯烴主要是采用氫氧化物作為阻燃劑。氫氧化物又稱為堿，其特性是容易吸收空氣中的水分，即稱為潮解。潮解的結(jié)果是絕緣層的體積電阻系數(shù)大幅度下降，由原來的17MΩ/km可降至為0.1MΩ/km。怎樣阻止潮解的發(fā)生呢？只有將基體--聚烯烴的分子結(jié)構予以改變，形成致密層以阻止空氣中的水分子與阻燃劑氫氧化物相結(jié)合從而形成潮解現(xiàn)象，人們稱此為交聯(lián)。交聯(lián)的方式分為兩大類，即化學交聯(lián)和物理交聯(lián)。而化學交聯(lián)又分為干法交聯(lián)和溫水交聯(lián)二種。干法交聯(lián)的方法是在溫度達300-400℃的高壓氣體中，經(jīng)過一定的時間使聚乙烯分子鏈交聯(lián)。在此狀況下，氫氧化物已分解為金屬氧化物和水，因此電纜表面將出現(xiàn)裂紋及水泡，所以干法交聯(lián)的方法是不可用于低煙無鹵材料的。
溫水交聯(lián)的方法是將電線電纜置于90℃的溫水中浸泡5至7小時，在此狀況下，氫氧化物將吸收大量的水份，導致絕緣電阻下降，直接影響到電纜的綜合性能。
物理交聯(lián)又稱輻照交聯(lián)，是利用電子加速成器產(chǎn)生的高能量電子束流，轟擊絕緣層及護套，將高分子鏈打斷，被打斷的每一個斷點稱為自由基。自由基不穩(wěn)定，相互之間要重新組合, 重新組合后由原來的鏈狀分子結(jié)構變?yōu)槿�維網(wǎng)狀的分子結(jié)構而形成交聯(lián)，此交聯(lián)方式既無高溫又無水，既能使聚烯烴交聯(lián)，又不影響阻燃性能和電氣性能，所以低煙無鹵聚烯烴材料只能采用輻照的方式交聯(lián)，別無選擇。

4. 輻照交聯(lián)低煙無鹵耐熱電線電纜的綜合性能
4.1 電氣性能
　　絕緣電阻常數(shù)（90℃）:17.6MΩ.km。
4.2 阻燃性能（無鹵、低煙特性）
　　a.氧指數(shù)為38。
　　b.電纜燃燒時氣體逸出試驗：絕緣PH值為6.74；絕緣電導率為1.18。
　　c.電纜燃燒時煙濃度試驗（透光率）：97%。

4.3 機械物理性能（耐高溫特性）
　　a. 135℃、168h空氣箱老化試驗：老化后抗張強度保留率為106%;老化后斷裂伸長率保留率為90%。
　　b. 延伸試驗（200℃.15min）：負載下伸長率為≤175%；冷卻后永久變形率為≤15%。
　　備注：保留率-如果物體原來的抗張強度為10公斤/cm2，老化后的抗張強度為10.6公斤/cm2 ，此物體老化后的抗張強度保留率為106%。

［xunmeng 在 2009-2-26 9:44:43 編輯過］

1 投資大

2 技術要求高,已出現(xiàn)幅照不均勻

呵呵.LZ太好了,我很需要,謝謝

下載學習了，雖說現(xiàn)在用不著！辛苦了！

照射的線材   某些性能指標會變好  某些又會變差的

主要目的是提高材料的耐溫度等級   抗長強度

但是過量是會適得其反的     所以控制比較嚴格   

我是做輻照這塊的     樓主的資料是比較初級  的  只能簡單的介紹下輻照