质子加速器是一类将质子(氢原子核)加速到高能量的装置,广泛用于基础研究、医疗和工业生产。
其基本原理是利用高频电场对带电粒子做功、用磁场引导与聚焦束流,运行在高真空环境中并配套精密束流诊断与控制系统。
常见类型有回旋加速器、同步加速器和直线加速器,近年还出现激光驱动与紧凑高梯度加速技术。
临床上,质子治疗凭借布拉格峰能将剂量集中在肿瘤处、减少对周围正常组织的损伤,成为放疗的重要手段;科研上用于探测核与粒子结构、同位素制备、材料改性与辐照试验;工业上可用于半导体加工与无损检测。
运行安全、屏蔽与精确定位是保证治疗与实验效果的关键。
未来方向包括设备小型化与成本降低、多模态治疗集成、激光与等离子体加速的实用化,以及加速器驱动亚临界反应堆等在核废料治理与清洁能源领域的潜在应用。
随着技术进步,质子加速器将在生命科学与工程技术中扮演愈发重要的角色。