專技高考-醫事放射師放射線治療原理與技術學105 年第 36 題單選題
迴旋加速器(cyclotron)是設計用來加速何種粒子的?
C正確答案
迴旋加速器利用磁場使帶電粒子做圓周運動並加速,主要用來加速質子等帶正電的重粒子。
為什麼答案是 C
質子帶正電且質量較大,相對論效應較不顯著,可在迴旋加速器中持續被磁場彎曲並由交變電場加速。臨床質子治療與正子放射性核種(如¹⁸F)生產均仰賴迴旋加速器。
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完整詳解
Pro · 無限重點 迴旋加速器利用磁場使帶電粒子做圓周運動並加速,主要用來加速質子等帶正電的重粒子。
關鍵字:迴旋加速器=帶電重粒子。電子太輕用直線/同步加速器,光子中子不帶電無法加速。
逐選項分析
A✕ 陷阱
電子雖帶電但質量極小,在迴旋加速器中速度很快達到相對論效應,迴旋頻率改變導致無法持續同步加速。電子通常用直線加速器(LINAC)或貝他加速器(betatron)加速。
B✕
光子(photon)是電磁輻射,不帶電也無質量,無法被磁場或電場加速。臨床上的高能光子是電子撞擊靶材後產生的制動輻射,並非直接加速而來。
C✓ 正確
質子帶正電且質量較大,相對論效應較不顯著,可在迴旋加速器中持續被磁場彎曲並由交變電場加速。臨床質子治療與正子放射性核種(如¹⁸F)生產均仰賴迴旋加速器。
D✕ 陷阱
中子不帶電,不受磁場與電場作用,無法被任何加速器直接加速。臨床用的中子是由迴旋加速器加速質子或氘核撞擊靶材後產生的次級粒子。
常見加速器與加速粒子對照
| 加速器 | 加速粒子 | 原理 | 臨床用途 |
|---|
| 迴旋加速器 Cyclotron | 質子、氘核、α粒子 | 磁場彎曲+交變電場 | 質子治療、PET核種生產 |
| 直線加速器 LINAC | 電子 | 微波電場直線加速 | 光子/電子治療主力 |
| 貝他加速器 Betatron | 電子 | 感應電場 | 早期高能放療 |
| 同步加速器 Synchrotron | 質子、重離子 | 可變磁場+電場 | 重粒子治療 |
考生易誤選中子或光子,以為放療常用就會被加速器加速。關鍵原則:加速器只能加速「帶電粒子」,中子與光子皆為電中性,必須由帶電粒子撞擊靶材後以次級輻射方式產生。