应用粒子加速器发现了绝大部分新的和合成的上千种新的，并系统深入地研究原子核的基本结构及其变化规律，促使原子核物理学迅速发展成熟起来；高能加速器的发展又使人们发现包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子，建立粒子物理学。近20多年来，加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域，在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、等其它科技领域都有着重要应用。在工、农、医各个领域中加速器广泛用于同位素生产、肿瘤诊断与xx、射线xx、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等方面。迄今世界各地建造了数以千计的粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基础研究，它们继续向提高能量和改善束流品质方向发展；其余绝大部分都属于以应用粒子射线技术为主的“小”型加速器。

20年代中，探讨过许多加速带电粒子的方案，进行过许多试验。30年代初，高压倍加器、、相继问世。1932年J.D.考克饶夫和E.T.S.瓦耳顿用他们建造的700kV高压倍加器加速质子,实现了{dy}个由人工加速的粒子束引起的核反应,Li(p,α)He。同年E.O.劳伦斯等发明的回旋加速器（见彩图）开始运行。几年之后他们通过人工加速的p、d和α等粒子轰击靶核得到高强度的中子束，还首次制成了²⁴Na、³²P、¹³¹I等医用同位素。这几位研制加速器的先驱者后来分别获得了诺贝尔物理学奖。同一期间R.J.范德格喇夫创建了静电加速器,它的能量均匀度高,被誉为核结构研究的精密工具。

{dy}批粒子加速器的运行显示了人工方法产生快速粒子束的巨大优越性：不仅其强度远高于放射性元素、宇宙线等xx快速粒子源，而且粒子的品种、能量以及粒子束的方向等都可任意选择、xx调节。以后的几十年间，随着人们对微观物质世界深层结构研究的不断深入，各个科学技术领域对各种快速粒子束的需要不断增长，提出了多种新的加速原理和方法，发展了具有各种特色的加速器。

1940年D.W.克斯特制成了利用电磁感应产生的涡旋电场加速电子到高能量的电子感应加速器；1945年Β.И.韦克斯勒和E.M.麦克米伦各自独立提出了谐振加速的自动稳相原理，为高能加速器的发展开辟了道路；40年代中期在第二次世界大战期间发展起来的高频、微波技术基础上，L.W.阿耳瓦雷茨和W.W.汉森分别制成了{dy}台质子驻波直线加速器和电子行波直线加速器,为直线加速器的发展奠定了基础;50年代初M.S.利文斯顿、E.D.库朗等提出了强聚焦加速器原理，大大缩减了加速器的尺寸，在此基础上诞生了强聚焦的高能加速器以及；1956年克斯特提出了通过高能粒子束间的对撞来提高有效作用能的概念，导致了高能的发展。

现在，对撞机已成为获得粒子之间{zg}有效作用能的主要手段。由于这一系列的发展和成就，半个世纪以来粒子加速器的能量增长率约为每十年一个数量级以上，而单位能量的造价则大致以十年一个数量级的速率下降。

60年代后期以来，在寻求，发展的推动下，发展了加速重离子的技术和能力，并形成了自成一族的，使加速粒子的品种自初期的少数轻离子发展到元素周期表上全部xx元素的离子。

几十年来，人们应用粒子加速器发现了绝大部分新的和合成的上千种新的，并系统深入地研究原子核的基本结构及其变化规律，促使迅速地发展成熟起来；高能加速器的发展又使人们得以发现上百种“基本”粒子包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子，并建立起这样一门新学科。

中国粒子加速器的发展始于50年代末期，已先后研制和生产了高压倍加器、静电加速器、电子感应加速器、电子和质子直线加速器、回旋加速器等加速器,并从事高能加速器、重离子加速器和同步辐射加速器的研制。（见彩图）

①粒子源，如电子枪、、极化粒子源等，用以提供所需加速的各种粒子；

②真空加速系统，一个装有加速结构的真空室，如加速管、加速腔等，用以向粒子施加一定形态的加速电场，并使粒子在不受空气分子散射的条件下加速；

③导引、聚焦系统,包括电磁透镜、主导磁场等,应用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场加速。

粒子加速器的效能通常以粒子所达到的能量来表征。粒子能量在100 MeV以下的称为低能加速器，能量在0.1～1GeV间的称中能加速器,能量高于1 GeV的称高能加速器。按照被加速粒子的品种，加速器可分为电子加速器、质子加速器和重离子加速器等。电子的质量很小，在较低的能量（约2 MeV）就接近光速,而质子和重离子则要在很高能量(每核子2 GeV以上)其速度才能接近光速。因此，加速不同粒子品种的加速器，往往在结构上有相当大的差异。由加速器直接加速出来的快速粒子同物质相互作用还可产生γ光子、中子或介子等有用的次级粒子束。因而有些加速器就以其产生的高强度次级粒子命名，如“光子工厂”、“强中子发生器”、“介子工厂”等。

粒子加速器,按照加速电场和粒子轨道的形态,大体上可分为四大类：直流高压式加速器、电磁感应式加速器、直线谐振式加速器和回旋谐振式加速器。它们各自都有适于工作的粒子品种、能量范围以及性能特色。几十年来,它们各自在同其他类型的竞争中不断地发展、完善、更新。在应用中有时它们互相补充。近年来，大中型的粒子加速器（如重离子加速器和高能加速器等）往往采用多种加速器的串接组合：例如由直流高压型加速器作预加速器，注入直线谐振式加速器加速至中间能量，再注入回旋谐振式加速器加速至终能量。这样的系统有利于发挥每一类加速器的效率和特色。

现在，粒子加速器的规模已有小于一个大型机器制造厂，其用电量相当于一个中等城市，工作人员可达数千人，有宇宙粒子制造厂之称。但是，尽管今日粒子加速器能量已经够大的了，可它仍然远远不能适应探索原子奥秘的要求，因此随着人们对原子奥秘探索的深入，粒子加速器仍会为断地改进。

80年代，我国陆续建设了三大高能物理研究装置――北京正负电子对撞机、兰州重离子加速器和合肥同步辐射装置。为什么国家要花费如此巨资，建设这三大高能物理研究装置呢？

中国科技大学同步辐射加速器实验室随着科学技术的发展，人类对物质结构的认识是从一开始看到身边的各种物质逐渐发展到借助、、直到后来的粒子加速器、电子对撞机等，逐步深入到细胞、分十、原子和原子核深层次，每深入一步都会带来巨大的社会效益和经济效益。原子核及其核外电子的发现，带动了无线电、半导体、电视、雷达、激光、X光的发展，而近几十年对原子核的研究，则为原子能的利用奠定了理论基础。

要想了解物质的微观结构，首先要把它打碎。粒子加速器就是用高速粒子去“打碎”被测物质，让正负电子在运动中相撞，可以使物质的微观结构产生{zd0}程度的变化，进而使我们了解物质的基本性质。

北京正负电子对撞机

北京正负电子对撞机是一台可以使正、负两个电子束在同一个环里沿着相反的方向加速，并在指定的地点发生对头碰撞的高能物理实验装置。由于磁场的作用，正负电子进入环后，在电子计算机控制下，沿指定轨道运动，在环内指定区域产生对撞，从而发生高能反应。然后用一台大型粒了探测器，分辨对撞后产生的带电粒千及其衍变产物，把取出的电子信号输入计算机进行处理。它始建于1984年10月7日，1988年10月建成，包括正负电子对撞机、北京谱仪（大型粒子探测器）和北京同步辐射装置。

北京正负电子对撞机的建成，为我国粒子物理和

兰州重离子加速器

兰州重离子加速器兰州重离子加速器是我国自行研制的{dy}台重离子加速器，同时也是我国到目前为止能量{zg}、可加速的粒子种类最多、规模{zd0}的重离子加速器，是世界上继法国、日本之后的第三台同类大型回旋加速器，1989年H月投入正式运行，主要指标达到国际先进水平。中科院近代物理研究所的科研人员以创新的物理思想，利用这台加速器成功地合成和研究了10余种新核素。

合肥同步辐射装置

合肥国家同步辐射实验室直线加速器合肥同步辐射装置主要研究粒子加速器后光谱的结构和变化，从而推知这些粒子的基本性质。它始建于1984年4月，1989年4月26日正式建成，迄今已建成5个实验站，接待了大量国内外用户，取得了一批有价值的成果。

中国科学技术大学同步辐射加速器实验室1989年4月提前建成并调试出束。

美国科学家TomasPlettner在近日出版的《物理评论快报》上报告，他和斯坦福大学、斯坦福线形加速器中心（SLAC）的同事一起，用一种波长800纳米的商用激光调节真空中运行的电子的能量，获得了和每米递减4千万伏的电场一样的调制效果。这一技术有望发展成新型激光粒子加速器，用来将粒子加速到Tev（万亿电子伏）的量级。
　　
传统的加速器必须做成几百米甚至更长的庞然大物，以将粒子能量提升到粒子物理学家所需的程度。最近几年来，科学家发展出一种主要基于激光等离子体的技术，可获得比传统加速器更高的加速梯度，从而为缩短加速度的长度带来可能。然而，之前的一些技术往往导致同步加速器的辐射损失或降低粒子束的质量，限制了其对粒子物理学家的吸引力。
　　
斯坦福大学研究小组开发的新方法，在用激光束加速的同时，施加一个和激光同向的纵向电场，形成叠加的加xx果。电子获得的能量自然等于纵向电场和激光束单独作用施加能量之和。该装置在真空中加速电子，而不是在复杂得多的等离子体环境中。
　　
在自然空间，激光的相位速度——单一波长光的传播速度——比电子的速度低，因此不会影响加xx果。然而，Plettner和同事现在用一种镀金的带状聚合物，在电子束和光束互相作用的点上设置一条“边界线”；该线减轻了电子束和光束之间的相互影响，使两者之间产生电子加速所需的能量交换，从而克服了这个问题。
　　
“这项工作最初、最主要的动机是想探索开发粒子加速器的可能性，从而把现有直线加速器的长度缩减一个数量级。”Plettner说，“这将导致碰撞能达1Tev甚至更高的‘紧凑’型高亮度轻子碰撞的出现。”据悉，新方法还可能导致小型X射线源技术的发展。(来源:激光之家)