质子加速器利用电磁场将质子加速到高能状态,能量范围从几MeV到数TeV不等,决定其穿透深度与应用场景。
常见类型包括回旋加速器、直线加速器和同步加速器,现代装置常采用超导技术以提高效率并减小体积。
主要应用有:质子放射治疗,可将剂量精确沉积于肿瘤以降低对周围组织的损伤;医用同位素生产;材料改性与辐照试验;以及基础粒子物理实验(如CERN的高能质子束)。
挑战在于设备投资与运行成本高、体积与屏蔽需求大、对束流控制与安全要求严格。
当前发展方向包括紧凑型超导加速器、激光驱动加速技术以及更精确的束流诊断与控制,以期降低成本、扩大临床及工业可及性,推动更多应用落地。