质子加速器是一种将质子束加速到高能量的设备,广泛应用于粒子物理研究、放射治疗和工业加工。
常见类型包括回旋加速器、直线加速器(LINAC)和同步加速器:回旋加速器体积相对紧凑,适合医院使用;同步加速器可达到更高能量,适用于基础研究。
质子束具有明显的布拉格峰特性,能量在靶内集中释放,从而在肿瘤放疗中最大限度保护周围正常组织;临床系统通常配备可旋转的加速臂(gantry)和影像引导以提高定位精度。
工业应用涵盖同位素生产、材料改性与无损检测。
质子加速器的建设和运行成本高、设备复杂,并需严格的辐射防护与精确束流控制,技术挑战包括超导磁体、紧凑高场加速结构与实时剂量监测。
未来发展趋向小型化、降低成本、提高可靠性及与人工智能结合实现自动化控制和个性化治疗规划,推动质子加速器在科研与医疗领域更广泛的应用。