- 什么是粒子加速器
- 粒子加速器是利用电场来推动带电粒子使之获得高能量。被加速的粒子置于抽真空的管中，才不会被空气中的分子所撞击。在高能加速器里的粒子使用磁铁(quadrupole magnet)聚焦成束，粒子才不会因为彼此间产生的排斥力而散开。
粒子加速器有两种基本型式，环形加速器和直线加速器。
环形加速器：被加速的粒子以一定的能量在一圆形结构里，粒子运行的圆形轨道是由磁偶极(dipole magnet)所控制。和直线加速器(Linac)不一样，环形加速器的结构可以持续地将粒子加速，粒子会重复经过圆形轨道上的同一点。但是粒子的能量会以同步辐射方式发散出去。
最早的环形加速器为粒子回旋加速器，一九一二年由劳伦斯(Ernest O. Lawrence)所发明。粒子回旋加速器有一对半圆形（D形）的中空盒子，以固定频率变换电场，用以加速带电粒子；以及一组磁偶极提供磁场使运动粒子转弯。带电粒子从盒子的圆心地方开始加速，然后依螺旋状轨迹运动至盒子边缘。
粒子回旋加速器有其能量限制，因为特殊相对论效应会使得高速下的粒子质量改变。粒子的核质比与回旋频率间的关系因此改变，许多参数需重新计算。当粒子速度接近光速时，粒子回旋加速器需提供更多的能量才有可能让粒子继续运行，而这时可能已经达到粒子回旋加速器机械上的极限。
当电子能量到达约十个百万电子伏特(10 MeV)时，原本的粒子回旋加速器无法对电子再做加速。必须用其他方法，如同步粒子回旋加速器和等时粒子回旋加速器的使用。这些加速器适用于较高的能量，而不用于较低的能量。
如果要到达更高的能量，约十亿电子伏特(billion eV)，必须使用同步加速器。同步加速器将粒子置于环形的真空管中，称为储存环。储存环有许多的磁铁装置用以聚焦粒子以及让粒子在储存环中转弯，用微波(高频)共振腔提供电场将粒子加速。
直线加速器：直线加速器称为Linac。
带电粒子在直线中加速，运行到加速器的末端。较低能量的加速器例如阴极射线管及X光产生器，使用约数千伏特的直流电压(DC)差的一对电极板。在X光产生器的靶本身是其中一个电极。
较高能的直线加速器使用在一直在线排列的电极板组合来提供加速电场。当带电粒子接近其中一个电极板时，电极板上带有相反电性的电荷以吸引带电粒子。当带电粒子通过电极板时，电极板上变成带有相同电性的电荷以排斥推动带电粒子到下一个电极板。所以带电粒子束加速时，必须小心控制每一个板上的交流(AC)电压，让每一个带电粒子束可以持续加速。
当粒子接近光速时，电场的转换速率必须变得相当高，须使用微波(高频)共振腔来运作加速电场。