质子加速器是一类用电磁场将带正电的质子加速到高能量的装置。
按照结构可分为直线加速器(LINAC)、回旋加速器和同步加速环等,其工作原理是通过高频电场逐步增加质子动能,磁场用于引导与聚焦。
高能质子束在基础物理研究中用于碰撞实验,揭示物质的微观结构;在应用领域,质子束脉冲广泛用于肿瘤质子放射治疗,能量有限的加速器也被用于同位素生产与材料改性。
质子加速器的发展面临成本高、体积大、辐射防护和束流稳定性等挑战。
近年来,紧凑型加速技术、超导磁体与激光等离子体加速研究,正推动小型化与能效提高,使质子加速器在医学和工业领域更可及。
如用于肿瘤治疗的质子治疗器,可精确控制剂量沉积的布拉格峰,从而最大限度保护周围健康组织;在加速器设计上,超导射频腔和高场磁体提高能量效率并减小占地。
大型研究装置如欧洲核子研究中心(CERN)的质子加速链,为发现希格斯玻色子等奠定基础。
小型化与标准化设备将推动质子技术向社区医院和工业检测普及。
同时,政策支持与人才培养也对加速器产业化起关键作用。