粒子加速器（Particle accelerator），簡稱加速器，全稱為荷電粒子加速器，是一種利用電磁場將帶電粒子束流加速到高能量的裝置，可將電子、質子和重離子等帶電粒子束的速度增加到接近光速。該裝置主要由粒子源、真空加速室、導引聚焦系統、束流輸運與分析系統四個基本部分以及若干輔助系統構成。
1919年，英國物理學家歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）用天然放射性元素放射出來的α射線轟擊氮發現核反應之后，提出了用人工方法加速帶電粒子的設想和要求。1928年，羅夫·維德羅（Rolf Wider?e）建造出世界上首個直線加速器。1931年，首臺回旋加速器建成。1946年，第一個由磁控管驅動的電子直線加速器建成。1964年，第一臺直線感應加速器美國熱核裝置（Astron）建成。1988年，中國首臺高能加速器“北京正負電子對撞機”宣布建造成功。2008年，大型強子對撞機LHC在歐洲核子研究中心開始運行。2023年，德國的研究團隊制造出世界上最小的粒子加速器。
粒子加速器存在多種分類方式。按被加速的粒子類型，可分為電子加速器、質子加速器等；按粒子的軌道類型，可分為直線加速器、圓形加速器（如回旋加速器、同步回旋加速器等）以及環形加速器等。日常生活中常見的陰極射線管、X光管等，都屬于粒子加速器的范疇。低、中能加速器可用于核科學、核工程以及化學、物理、生物等學科的基礎研究，而先進的粒子加速器則憑借高性能的粒子束流，在原子核實驗、放射性醫學等領域得到了廣泛應用。
發展歷史
全球發展
粒子加速器的發展，主要是由原子核與亞原子粒子特性的研究需求推動的。1919年，英國物理學家歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）用天然放射性元素放射出來的α射線轟擊氮發現核反應之后，提出了用人工方法加速帶電粒子的設想和要求。1924年，古斯塔夫·伊辛（Gustav Ising）提出了直線粒子加速器的概念。1926年，美國古里奇（Coolidge）用三個X光管串聯獲9×105eV的電子束。1928年，時任德國哥廷根市大學教授的喬治·伽莫夫（George Gamow）通過計算指出，能量相對較低的離子也能滿足核物理研究的需求。該研究結果極大地激發了科研人員的熱情，推動了首臺適用于核研究的粒子加速器的研發進程。同年，羅夫·維德羅（Rolf Wider?e）在德國亞琛一個88厘米的玻璃管內建造出世界上第一個直線加速器。
1930年，美國物理學家歐內斯特·勞倫斯（Ernest O. Lawrence）在直線加速器諧振加速工作原理的啟發下提出的研制回旋加速器的建議。他建議在回旋加速器里增加兩個半圓形磁場，使帶電粒子不再沿著直線運動，而沿著近似于平面螺旋線的軌道運動。1931年，第一臺回旋加速器建成，磁極直徑約為10cm，用2kV的加速電壓工作，把氘核加速到80keV，證實了回旋加速器的工作原理是可行的。同年，歐內斯特·奧蘭多·勞倫斯與其助手戴維·H·斯?。―avid H. Sloan），采用高頻電場將汞離子加速到1.2兆電子伏特以上的能量。該研究成果進一步拓展了羅夫·維德羅的重離子加速技術，但當時產生的離子束并未實際應用于核物理研究。同年，美國普林斯頓大學的羅伯特·范德格拉夫（Robert J. Van de Graaff）成功研制出首臺皮帶傳動式靜電高壓發生器。此后，考克饒夫-沃爾頓型倍壓器與范德格拉夫起電機，仍在被用作粒子加速器的供電裝置。
1932年，英國劍橋大學的約翰·考克饒夫（John Douglas Cockcroft）與歐內斯特·沃爾頓（Ernest Thomas Sinton Walton）建成7×105eV高壓倍加器，首次實現了人工加速離子引發核反應。到20世紀30年代后期，回旋加速器能達到的能量等級已提升至約25兆電子伏特，羅伯特·范德格拉夫起電機的加速能量也達到了4兆電子伏特。1940年，唐納德·W·克爾斯特（Donald W. Kerst）通過精確計算粒子軌道，優化了磁鐵設計，在美國伊利諾伊大學研制出首臺電子感應加速器。
1944至1945年間，美國埃德溫·麥克米倫（Edwin Mattison McMillan）和蘇聯的弗拉基米爾·約西福維奇·維克斯勒（Vladimir Iosifovich Veksler）分別獨立地發現了準共振加速器以之為基礎的 “自動穩相原理”，該原理為環形加速器中粒子軌道的穩定控制提供了可行方案，突破了當時質子共振加速器的能量上限，同時也為電子磁共振加速器（即同步加速器）的研制奠定了基礎。為驗證相位穩定性原理而開發的相位聚焦技術，很快就在美國加利福尼亞大學的一臺小型同步回旋加速器，以及英國的一臺電子同步加速器上得到了實際應用。此后不久，首臺質子直線共振加速器也成功問世。
1946年，威廉·沃金森（William Walkinshaw）與其團隊在英格蘭莫爾文建造了第一個由磁控管驅動的電子直線加速器。幾個月后，威廉·漢森（William Hansen）與其團隊在斯坦福大學獨立建造了一臺相似的直線加速器。1947年，路易斯·阿爾瓦雷茨（Luis Alvarez）在加利福尼亞大學伯克利分校為加速質子建造了第一個漂移管直線加速器。1952年，布魯克海文國家實驗室的歐內斯特·庫朗（Ernest Courant）、M·斯坦利·利文斯頓（M. Stanley Livingston）和哈特蘭·施奈德（Hartland Snyder）發現了強聚焦原理，強聚焦原理和自動穩相原理是現代高能加速器的基石。1954年，采用強聚焦的電子同步加速器在康奈爾大學建成。
1956年，首臺固定磁場交變梯度加速器由美國中西部高校研究協會建成，該加速器的理論背景是千尋大川（Tihiro Ohkawa）、安德烈·克羅門斯基（Andrei Kolomensky ）以及凱斯·塞蒙（Keith Symon）獨立研究出的概念。同年，唐納德·W·克爾斯特提出，如果能讓兩束粒子在環形軌道中沿相交軌跡運動，或可觀測到粒子間的對撞反應。要實現這一設想，需要將加速后的粒子儲存在名為“儲存環”的環形裝置中。1959年，最早的兩個質子同步加速器——歐洲核子研究中心（CERN）的質子加速器和布魯克海文的交變磁場梯度同步加速器建成。
1961年，第一臺正負電子對撞機AdA（Anello di Accumulazione）在意大利弗拉斯卡蒂建成。1964年，第一臺直線感應加速器Astron（美國熱核裝置名稱）在勞倫斯輻射實驗室（后更名為勞倫斯利弗莫爾國家實驗室）的一個下屬部門建成，之前是由尼古拉斯·克里斯托菲（Nicholas Christofilos）以核聚變為目的而提出的構想。1966年，塞爾什·巴德克爾（Gersh Budker）在俄羅斯新西伯利亞州核物理研究所發明了電子束冷卻。1968年，西蒙·范德梅爾（Simon van der Meer）為冷卻反質子束發明了隨機冷卻。
1969年，在莫斯科的理論和實驗物理研究所，弗拉基米爾·泰亞考夫（Vladimir Teplyakov）和伊利亞·卡金斯基（Ilya Kapchinskii）發明了射頻四級場直線加速器。1971年，第一臺大型質子對撞暨交叉碰撞儲存環在歐洲核子研究中心投入運行。同年，約翰·梅德（John M.J. Madey）在斯坦福大學建造第一臺自由電子激光器。1983年，第一個采用超導磁鐵技術的大型加速器——兆電子伏特加速器在費米實驗室投入使用。1989年，由伯頓·里克特（Burton Richter）提議的斯坦福直線對撞機SLC在斯坦福直線加速器中心（SLAC）建成。
1994年，第一臺采用超導射頻技術的大型加速器——連續電子束加速器裝置在杰弗遜實驗室建成。?2005年，第一個真空紫外和軟X射線自由電子激光用戶裝置FLASH（位于漢堡的自由電子激光）在德國漢堡的德國電子同步加速器研究所建成。2008年，周長為27千米的大型強子對撞機LHC在歐洲核子研究中心開始運行。
2023年10月18日，德國埃朗根-紐倫堡大學的研究團隊成功制造出了世界上最小的粒子加速器，其長度僅為0.2毫米，可以裝在筆尖上。該機器被稱為納米光子電子加速器（NEA），它包含一塊很小的微芯片，里面有一根更小的、由數千個單獨“支柱”組成的真空管。
中國發展
中國的粒子加速器事業是隨著原子能事業的發展，自20世紀50年代后期開始發展。其中，1955年由中國科學院原子能所建成的700keV質子靜電加速器，是中國最早的粒子加速器。1956年以后，清華大學、北京大學等某些高等院校相繼設置粒子加速器專業，或招收加速器研究生。1977年，中國科學院高能物理研究所全面啟動了中國第一臺高能加速器50×109eV強聚焦質子同步加速器的預制研究，后經計劃調整，項目改為建造2×2.8×109eV正負電子對撞機，并于1988年秋宣告建成。而原設計作為注入器的30MeV質子直線加速器，仍按期于1986年建成。
1989年春，由中國科技大學設計并建造的中國最早起步的同步輻射加速器建成出光，它由200MeV電子直線加速器和800MeV儲存環組成。
2004年至2009年，北京正負電子對撞機的重大改造工程（BEPCⅡ）啟動實施并順利完成。2018年8月，中國散裂中子源（CSNS）建成，它由80MeV負氫直線加速器和重復頻率為25Hz的1.6GeV快循環質子同步加速器組成。同年12月，位于廣東惠州的強流重離子加速器裝置（HIAF）開工建設，并于2025年12月27日通過了鉍離子束性能工藝測試。
靜電加速器
1958年，中國科學院中國科學院高能物理研究所2.5MeV質子靜電加速器建成。1961年，上海市先鋒電機廠開始試制并投產靜電加速器。
倍壓加速器
1958年，清華大學建成400keV質子倍壓加速器。1964年，上海先鋒廠開始試制并投產倍壓加速器。
感應加速器
1957至1958年，清華大學、北京大學分別引進蘇聯造25MeV電子感應加速器，并自力更生研制2.5MeV、10MeV感應加速器。20世紀60年代初，中華人民共和國第一機械工業部自動化所研制25MeV電子感應加速器取得成功，并于20世紀70年代轉由保定變壓器廠投產。
電子回旋加速器
1957年前后，中國科學院開始研制電子回旋加速器。1958至1959年，清華大學2.5MeV電子回旋加速器出束。20世紀70年代末80年代初，一機部自動化所與清華大學、國家計量局合作，成功研制25MeV電子回旋加速器。
電子直線加速器
1964年，中國科學院中國科學院高能物理研究所30MeV電子直線加速器建成。1974至1975年初，北京（北京醫療器械研究所、清華大學）、上海（上海醫療器械廠有限公司、高能所）各自研制的10MeV醫用電子行波直線加速器相繼成功出束。1977年，上述加速器通過鑒定后，北京醫療器械研究所、上海醫療器械廠、南京電子管廠、東方電氣集團東風電機有限公司、四機部十二所開始小批量生產或研制醫用和工業用電子行波直線加速器。
回旋加速器
1958年，中國科學院原子能所自蘇聯引進磁極直徑φ1.2m回旋加速器。20世紀60年代初，北京重型電機廠、上海先鋒電機廠先后仿制φ1.2m與φ1.5m回旋加速器。1988年底，蘭州近代物理研究所用于加速重離子的分離扇型回旋加速器建成。
基本概念
粒子加速器是一種利用電磁場將帶電粒子束流加速到高能量的裝置，可將電子、質子和重離子等帶電粒子束的速度增加到幾千公里/秒、幾萬公里/秒，甚至接近光速（光在真空中的傳播速度是30萬公里/秒）。衡量其效能的指標是粒子所能達到的能量，以及粒子流的強度（簡稱流強）。
基本構成
粒子加速器是一種復雜的高技術工程設備，主要由粒子源、真空加速室、導引聚焦系統、束流輸運與分析系統四個基本部分構成，并可配備束流監測與診斷裝置、電磁場穩定控制裝置、真空設備及供電與操作設備等輔助系統。
粒子源
功能是提供待加速的各種帶電粒子束，例如各種類型的電子槍、離子源以及極化離子源等。
真空加速室
真空加速室是一種裝有加速結構的真空室，用以在真空中產生一定形態的加速電場，使粒子在不受空氣分子散射的條件下得到加速，如各種類型的加速管、射頻加速腔和環形加速室等。
導引聚焦系統
用一定形態的電磁場來引導并約束被加速的粒子束，使之沿著預定的軌道受加速電場的加速，例如圓形加速器的主導磁場與四極透鏡場等。
束流輸運系統與分析系統
束流輸運系統與分析系統是由電、磁場透鏡，彎轉磁鐵和電、磁場分析器等器件構成的系統，用來在粒子源與加速器之間或加速器與靶室之間輸運并分析帶電粒子束。
主要分類
粒子加速器自1930年前后誕生以來，不斷向提高能量、流強和束流品質的方向發展，并形成多種類型的加速器。按被加速粒子分類，有電子加速器、質子加速器、重離子加速器和μ子加速器等；按粒子的軌道分類，有直線加速器、圓形加速器（包括回旋加速器、同步回旋加速器等）和環形加速器等；按加速電場分類，有高壓加速器、靜電加速器、感應加速器、高頻加速器和激光加速器等；按束流能量分，有低能加速器、中能加速器、高能加速器和超高能加速器；按粒子束的流強分，有強流加速器、弱流加速器和極強流加速器；按關鍵部件材料的導電性分類，有常溫加速器和超導加速器；按加速器的用途分，有醫用加速器、輻照加速器、無損檢測加速器、離子注入機、同步輻射加速器、自由電子激光加速器、散裂中子源、核物理實驗加速器和高能物理實驗加速器等；按被加速粒子與其實驗對象作用形式分類，有靜止靶加速器和對撞機等。從上述諸多分類中可組合出多種特定的加速器，如超導高頻質子直線加速器、強流離子回旋加速器和正負電子環形對撞機等。
高壓加速器
高壓加速器的基本工作原理是利用直流高壓電場對帶電粒子進行加速。它包括靜電加速器和倍壓加速器兩大類，前者包括串列靜電加速器和單極靜電加速器。從離子源引出的離子進入加速管，加速管的兩端分別接高電勢和低電位。帶電粒子在電場中實現加速。為了避免與管內的空氣分子發生散射而損失加速能量，或產生電荷交換以及減少束流損失等原因，一般的加速管對真空度都有一定要求。
感應加速器
感應加速器包括電子感應加速器和直線感應加速器兩類。
電子感應加速器的工作原理是利用隨時間變化的磁通量產生渦旋電場來加速電子。在渦旋電場中，電子做加速圓周運動。每轉動一圈，電子大約可以獲得幾十電子伏特（eV）的能量。一般地，電子可以在渦旋電場下沿著封閉軌道加速運動百萬圈，所以最后獲得的能量可以達到MeV量級，與此同時也需要考慮同步輻射的能量損失。所以電子感應加速器存在加速能量的上限。
直線感應加速器由多個加速組元串接組成。每個加速組元可以單獨產生加速電場。加速組元很像一個密繞的環形螺線管，當繞線中通入脈沖電流時，就會感生出環形磁通量，并產生軸向的感應電場。直線感應加速器不僅可以加速電子，也可以加速離子。
回旋加速器
回旋加速器是利用磁場使帶電粒子做回旋運動，并在運動中被高頻電場反復加速的裝置。其主要結構是在磁極間的真空室內有兩個半圓形的金屬扁盒（D形盒）隔開相對放置，D形盒上加交變電壓，其間隙處產生交變電場。置于中心的粒子源產生帶電粒子射出來，受到電場加速，在D形盒內不受電場，僅受磁極間磁場的洛倫茲力，在垂直磁場平面內做圓周運動。繞行半圈的時間為πm/qB。其中，q是粒子電荷量，m是粒子的質量，B是磁場的磁感應強度。如果D形盒上所加的交變電壓的頻率恰好等于粒子在磁場中做圓周運動的頻率，則粒子繞行半圈后正趕上D形盒上極性變號，粒子仍處于加速狀態。由于上述粒子繞行半圈的時間與粒子的速度無關，因此粒子繞行半圈受到一次加速，繞行半徑增大。經過很多次加速，粒子沿螺旋形軌道從D形盒邊緣引出，能量可達幾十兆電子伏特?；匦铀倨鞯哪芰渴芟抻陔S粒子速度增大的相對論效應，粒子的質量增大，粒子繞行周期變長，從而就逐漸偏離了交變電場的加速狀態。
直線加速器
直線加速器是利用沿直線軌道分布的高頻電場加速電子、質子和重離子的裝置。在柱形金屬空管（波導）內輸入微波，可激勵各種模式的電磁波，其中一種模式沿軸線方向的電場有較大分量，可用來加速帶電粒子。為了使沿軸線運行的帶電粒子始終處于加速狀態，要求電磁波在波導中的相速度降低到與被加速粒子運動同步，這可以通過在波導中按一定間隔安置帶圓孔的膜片或漂移管來實現。電子的質量很小，幾兆電子伏特的能量就可以使電子的速度接近光速。帶圓孔的膜片裝置適用于加速電子；質子或離子的質量較大，其速度較低，常采用帶漂移管的裝置。
對撞機
粒子對撞機是在高能同步加速器基礎上發展起來的一種裝置，其主要作用是積累并加速相繼由前級加速器注入的兩束粒子流，到一定束流強度及一定能量時使其在相向運動狀態下進行對撞，以產生足夠高的相互作用反應率。粒子對撞的類別有選擇正負電子的，有強子粒子對撞的，有質子對撞的和單質粒子對撞等，簡單地說，對撞機原理就是通過不斷的提升能量和撞擊次數，發現更多的新粒子或者粒子的新性質，檢驗人們的實驗儀器和探索微觀粒子的宏觀效應。
加速器物理與技術
粒子加速器是綜合多種學科和技術的高科技裝置。為發展加速器而產生的加速器物理（又稱束流物理），是研究高品質的電磁場的形成和粒子束在電磁場中運動以獲得高能、強流和高性能束流的物理學分支學科。與加速器密切相關的技術門類，有高頻技術、微波技術、磁體技術、高真空技術、自動控制技術、束診斷技術、低溫技術、超導技術、輻射防護技術，以及設備精加工和安裝準直技術以及自動控制技術等。
新加速原理研究
傳統的粒子加速器受到材料電擊穿閾值的限制，其加速梯度低于100兆伏/米，限制了粒子加速器向更高的能量、更高的流強、較小的規模、較低的造價發展?？茖W家為探索新的、更有效的加速器原理不懈努力，提出了許多方案，并開展實驗研究。這些方案就其能量來源可分為兩大類。第一類是把光子的能量傳遞給被加速粒子，屬于這一類的有各種激光加速器，如激光等離子體加速器、逆切倫柯夫效應加速器、逆自由電子激光加速器、等離子體拍波加速器和光柵加速器等。第二類是將驅動束粒子的能量傳遞給被加速粒子，這一類又包括兩種。一種是利用高速運動的等離子體凝團或強流相對論性電子束提供的集體場加速帶電粒子，有相干加速器、電子圈加速器和直線束加速器等。另一種是采用諧振腔、電介質和等離子體為介質，讓低能強流束通過介質激起電磁場來加速粒子，屬于這一種的有電介質加速器、等離子體尾場加速器、雙束加速器等。激光等離子體尾場加速和束流等離子體尾場加速實驗分別獲得了4.2吉電子伏和22吉電子伏的準單能電子束，激光加速離子實驗將質子束和碳離子束加速到60兆電子伏和600兆電子伏。粒子加速器新原理尚處于理論研究和實驗驗證階段，離開實際應用還有差距。
應用
日常生活中常見的粒子加速器有用于電視的陰極射線管及X光管等設施。一部分低、中能加速器可用于核科學和核工程，其余的則廣泛用于化學、物理及生物的基礎研究。隨著科學技術的發展，先進的粒子加速器可產生粒子束能量比較精確且可在大范圍內連續調節、束流強度高及束流性能好的多種類粒子束流，在原子核實驗、放射性醫學、放射性化學、放射性同位素的制造、非破壞性探傷等科技、生產和國防建設等領域中得到了廣泛的應用。
探索微觀物質
科學家們利用粒子加速器合成超鈾元素和人工放射性核素，并研究相關原子核的性質、內部結構以及原子核之間的相互作用過程，促進了原子核物理學學科的發展。隨著粒子加速器能量的提高，還催生了夸克模型以及電磁相互作用和弱相互作用相統一的理論，發展了粒子物理學這一新興學科。
醫療衛生服務
隨著科學技術的進步和人民生活質量的提高，人們對醫療衛生條件提出了更高的要求。而粒子加速器在醫療衛生中的應用促進了醫學的發展和人類壽命的延長。粒子加速器在醫療衛生方面的應用主要有放射治療、醫用同位素生產以及醫療器械、醫療用品和藥品的消毒。
輻照消毒
粒子加速器的粒子射線可用來對一些不宜用化學方法消毒的物品，如新型冠狀病毒疫苗、抗生素等進行輻照消毒，也可用來對一些手術器件進行輻照消毒，可取代高溫消毒、化學消毒等方法。利用粒子加速器對醫用器械、一次性醫用物品、疫苗、抗生素、中成藥的滅菌消毒是粒子加速器在醫療衛生方面應用的一個有廣闊前途的方向。
圖像獲取
利用放射性核素進行閃爍掃描或利用γ照相獲取圖像的方法，可以診斷腫瘤、檢查人體臟器并研究它們的生理生化功能和代謝狀況，獲取動態資料。
醫用同位素生產
現代醫學廣泛使用放射性同位素診斷和治療腫瘤，截至2023年，已確定為臨床應用的約80種同位素中有2/3是由粒子加速器生產的，尤其是缺中子短壽命同位素只能由粒子加速器生產。如正電子與單光子發射計算機斷層掃描技術，由患者吸入或預先注射半衰期極短的發射正電子的放射性核素，通過環形安置的探測器從各個角度檢測這些放射性核素發射正電子及湮滅時發射的光子，由計算機處理后重建出切面組織的圖像。而這些短壽命的放射性核素是由小回旋加速器制備的。最短的核素半衰期（如1?O）僅為123秒，一般為幾分鐘到1小時左右。所以，這種粒子加速器一般裝備在使用正電子發射斷層顯像（positron emission tomography，PET）的醫院里。用于生產PET專用短壽命放射性核素的小回旋加速器，吸引了眾多的粒子加速器生產廠開發研制。
放射治療
粒子加速器產生的電子、X射線、質子和中子等粒子都具有殺傷癌細胞的能力，都可能成為治療癌癥的有用工具。尤其是對“氧效應”靈敏度低的中子治療效果可能更好，用它們治療癌癥可以大大減少對表層機體和正常細胞的損傷。
農業生產活動
粒子加速器可以對農作物進行輻照育種，主要是利用它產生的高能電子、X射線、快中子或質子照射作物的種子、芽、胚胎或谷物花粉等，改變農作物的遺傳特性，使它們沿優化方向發展。通過輻射誘變選育良種，在提高產量、改進品質、縮短生長期、增強抗逆性等方面起了顯著的作用。馬鈴薯、小麥、水稻、棉花、大豆等作物經過輻照育種后可具有高產、早熟、矮稈及抗病蟲害等優點。粒子加速器輻照保鮮技術是繼熱處理、脫水、冷藏、化學加工等傳統的保鮮方法之后發展起來的一種新保鮮技術。例如，對馬鈴薯、大蒜、洋蔥等進行輻照處理，可抑制其發芽，延長儲存期；對干鮮水果、蘑菇、臘腸等進行輻照處理，可延長供應期和貨架期。此外，還可以利用粒子加速器產生的高能電子或X射線殺死農產品、食品中的寄生昆蟲和致病菌，這不僅可減少食品因腐敗和蟲害造成的損失，而且可提高食品的衛生檔次和附加值。
工業加工應用
用粒子加速器產生的電子束或X射線進行輻照加工已成為化工、電力、食品、環保等行業生產的重要手段和工藝，是一種新的加工技術工藝。它廣泛應用于聚合物交聯改性、涂層固化、聚乙烯發泡、熱收縮材料、半導體改性、木材-塑料復合材料制備、食品的滅菌保鮮、煙氣輻照脫硫脫硝等加工過程。經輻照生產的產品具有許多優良的特點，例如，聚乙烯電纜經105Gy劑量輻照后，其電學性能、熱性能都有很大提高，輻照前使用溫度為60～70?℃，輻照后長期使用溫度可達120?℃以上。粒子加速器產生的射線既可以檢查工件表面又可檢查工件內部的缺陷。設備可以采用放射性同位素??Co產生γ射線、X光機產生低能X射線和電子加速器產生高能X射線。尤其是探傷加速器的穿透本領和靈敏度高，作為一種最終檢查手段或其他探傷方法的驗證手段常用于質量控制中，在大型鑄鍛焊件、大型壓力容器、反應堆壓力殼、火箭的固體酒精等工件的缺陷檢驗中得到廣泛的應用。這種探傷加速器以電子直線加速器為主要機型。此外，還可以利用粒子加速器將一定能量的離子注入固體材料的表層，以獲得良好的物理、化學及電學性能。半導體器件、金屬材料改性和大規模集成電路生產中都應用了離子注入技術。
核能應用
粒子加速器在核裂變和核聚變能的開發利用過程中起著十分重要的作用。例如核反應堆、核電站、核燃料生產和核武器的設計制造方面都需要加速器提供有關核反應、核裂變和中子運動的各種核參數，還要用粒子加速器的粒子束模擬反應堆中的核輻射檢驗材料的輻射損傷，以研究材料加固的措施。強脈沖電子束可以產生類似核爆炸的輻射環境，以研究核爆炸對儀器、材料、設備等的影響。
參考資料 >
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particle accelerator.britannica.2026-01-16
加速器科學發展的里程碑.微信公眾號.2026-01-16
從 “七起七落” 到 “光速對撞”：北京正負電子對撞機的破壁之路.中國科學家博物館.2026-01-17
2023年世界十大科技進展新聞迄今最小粒子加速器問世.科學網.2026-01-17
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北京正負電子對撞機：對撞30年.百家號.2026-01-16
散裂中子源工程2018年年度報告 .cas.2026-01-17
中國散裂中子源打靶束流平均功率達到10kW.中國科學院.2026-01-17
重磅！位于惠州的“國之重器”又有重大進展.百家號.2026-01-16
粒子對撞機.微信公眾號.2026-01-17