质子加速器是用于将质子束流加速到极高动能的科学装置,广泛应用于基础粒子物理实验、放射治疗、同位素制备以及材料与工程研究。
按结构可分为直线加速器(LINAC)、回旋加速器、同步加速器与环形输运系统等;工作原理依靠射频腔产生交变电场对质子逐段加速,利用磁铁偏转与聚焦束流,配合束流诊断与高真空系统保证质量与稳定性。
高能质子可用于对撞实验以探测基本粒子,也可在医疗中利用布拉格峰实现肿瘤的精确照射,同时用于中子源和放射性同位素生产。
质子加速器的设计与运行面临加速梯度、束流控制、热管理与辐射防护等挑战。
近年来,超导磁体、高频高功率射频技术、激光等离子体加速以及紧凑型设计推动质子加速器向高效、小型和经济方向发展,使其在医院、工业与能源(如加速器驱动系统ADS)领域的应用前景愈加广阔。