质子加速器利用电磁场将质子加速到从几兆电子伏(MeV)到数百吉电子伏(GeV)的能量。
主要类型包括线性加速器(LINAC)、回旋加速器和同步加速器,核心部件为射频腔(RF)提供能量、磁场用于弯曲与聚束,配合束流调控与冷却技术以保持稳定性。
典型应用有高能物理实验(如CERN等大型设施)、质子放疗(利用布拉格峰实现对肿瘤的精确剂量沉积,临床常用能量约70–250 MeV)、同位素生产、材料与辐照研究、驱动中子源与中微子实验(驱动器常需数百MeV至GeV级能量)。
当前挑战包括装置体积与成本大、超导腔与高功率RF技术要求高、辐射防护与束流稳定性问题。
未来发展方向侧重超导技术与紧凑化设计、院内质子治疗系统推广、激光等离子体加速等新技术的工程化应用,以推动基础科学与精准医疗的发展。