质子加速器是一种利用电磁场把带正电的质子粒子加速到极高能量(从几兆电子伏到数百亿电子伏)的装置。
常见类型包括线性加速器、回旋加速器和同步加速器,同时也有用于研究的小型回旋机和医学专用的臂架系统。
高能质子在基础粒子物理、同位素制备、材料改性和医学领域具有重要应用:在临床上,质子放射治疗通过布拉格峰实现能量在肿瘤位置聚焦,从而最大限度保护周围健康组织;在科研上,质子束用于靶材碰撞、核反应研究以及粒子探测器校准。
质子加速器的优点是能量可控、剂量沉积精确,但也存在体积大、建设和运行成本高、需要严格的辐射防护和维护等挑战。
近年来,超导技术、紧凑型加速与等离子体唤醒加速等新进展推动设备小型化与能效提高,使得质子治疗中心和研究设施更具可行性。
未来,结合先进影像引导、智能束流控制和多学科协同,质子加速器将在医学治疗和科学研究中发挥更重要的作用。