质子加速器是一种将质子加速到高能态以供科研、医疗和工业使用的装置。
其基本原理是通过射频电场增速、磁场引导轨道,实现对带电粒子的加速与聚焦。
常见类型包括直线加速器、回旋加速器和同步加速器。
质子束具有明显的布拉格峰效应,能量在目标处集中沉积,这使其在肿瘤放疗中能精确杀伤病灶并最大限度保护周围正常组织;典型临床能量为70–250 MeV。
除医疗外,质子加速器还广泛用于粒子物理实验、同位素制备、材料改性与辐照测试。
现代装置配备精密束流监测、能量选择系统与多重安全联锁以确保可重复性与防护要求。
当前研发重点包括提高束流亮度与能效、采用超导腔体与强聚焦磁体以缩小体积并降低运行成本;另有激光驱动与等离子体加速等新兴技术探索更高加速梯度。
尽管建设和维护成本高、对辐射防护要求严格,质子加速器在精准医疗与基础科学中的独特优势正在推动模块化设计、自动化控制与产学研合作,促使其向更广泛的临床与工业应用迈进。