质子加速器利用电磁场将质子加速到高能量,形成可控粒子束以作用于靶物。
主要构件包括离子源、加速腔(如回旋加速器、直线加速器或同步加速器)、传输束线、磁铁与真空与射频系统。
常见类型在能量、体积和成本上各有取舍。
应用方面,质子加速器在基础粒子与核物理研究、同位素生产、材料改性和工业检测中发挥重要作用;在医学上,质子治疗凭借布拉格峰效应能将能量精确沉积于肿瘤位置,有效降低对周围正常组织的损伤,尤其适合儿童肿瘤和邻近关键器官的病灶。
此外,质子束可用于生产医学同位素和开展放射生物学研究。
运行与建设成本较高,需严格辐射防护与设备维护,推动了紧凑型加速器与高效射频技术的发展。
未来方向包括体积更小、成本更低的加速方案、更高的束流稳定性,以及与影像引导和人工智能结合,实现更精准、更高效的临床与科研应用。
质子加速器正成为连接基础研究与临床实践的重要桥梁。