质子加速器是用于将质子加速到高能量以供实验或应用的装置,广泛服务于粒子物理、核物理、医疗与材料科学等领域。
按结构可分为直线加速器(LINAC)、回旋加速器(Cyclotron)与同步加速器(Synchrotron)等,不同类型在能量范围、束流强度与占地规模上各有优势。
质子加速器在肿瘤治疗中展现出显著优势:质子束具有能量沉积峰(布拉格峰),能将剂量集中在肿瘤位置,减少对周围正常组织的损伤,因此成为现代放射治疗的重要手段。
除医疗外,质子束还用于同位素制备、材料改性、半导体器件的辐照试验以及基础粒子碰撞研究。
技术上,质子加速器面临射束稳定性、超高真空、超导腔体冷却与微米级束斑控制等挑战,同时建设与运行成本、放射防护与监管亦是关键问题。
近年来,随着超导技术、加速器物理与计算模拟的发展,紧凑型质子加速器、能效更高的加速结构与基于人工智能的束流优化逐步成为研究热点。
未来的进展将推动质子加速器在科研、临床与工业应用中更广泛、更经济和更精确的部署。