质子加速器是一类用于将质子(氢核)加速到高能状态的装置,广泛服务于基础研究、医疗和工业领域。
其基本原理是利用时变电场对带电粒子做功以提高动能,同时用磁场进行束流引导与聚焦。
常见类型包括回旋加速器、同步加速器和直线加速器:回旋机体积较小适合中低能应用,直线加速器便于获得高能束流,同步加速器适合大型高能实验。
应用方面,质子治疗能实现对肿瘤的精确照射、减少正常组织损伤;在核物理与高能物理中,质子束用于碰撞实验以探测基本相互作用;此外还用于放射性同位素制备、材料改性与加速器质谱等。
随着超导腔体、等离子体加速和紧凑化设计的发展,质子加速器正向更高能效、更低成本与更普及的临床应用方向发展,但束流控制、稳定性与基础设施成本仍是重要挑战。