用户:SIridiuM28/直线加速器

直线加速器是由电力驱动用以产生高能量带电粒子束流的仪器，常见于粒子物理及医学物理等领域。现代的直线加速器一般配有粒子源，能够大量生产电子、质子、重离子等种类的带电粒子。粒子分批进入机器的加速腔，由速调管或磁控管调制的微波同时经波导传入。在腔体内调节相速后，微波电场的加速相位与分批的带电粒子趋于同步。粒子流持续在加速相位中获取动能而加速，并在聚焦磁铁的磁场作用之下聚焦成束。离开加速腔的高能粒子束流可与其他物质相互作用，产生更广泛的次级粒子。在光子治疗中，高速电子流将通过撞击金属靶产生制动辐射，从而提供照射肿瘤组织所需要的X射线。

（不同于圆形加速器可重复利用的闭环轨道，直线加速器的开放轨道只容许粒子单程通过，因此需要更长轨道以延长粒子在内的逗留时间。然而直线设计拥有构造较为简单及容易操作等特质，各有优胜之处。）

粒子加速器的研发理念始于二十世纪初，随着早期核物理及高能物理的理论发展而诞生。1929年，欧内斯特·劳伦斯设计了人类史上的第一部加速器（回旋加速器），因此发明于1939年获颁诺贝尔物理学奖。1932年，欧内斯特·沃尔顿利用其设计的加速器（直线静电加速器）首次实现人为的核转换，并为此于1951年获颁诺贝尔物理学奖。上述由沃尔顿及劳伦斯设计的两部加速器分别代表着静电加速及谐振加速两种设计思路。前者利用高压直流电场为粒子一次性提供较高动能，后者则利用了高频交变电场，运动粒子需与时变电场的加速相位保持同步以持续累积动能。虽然早期的核物理实验多数运用前者的静电加速机制，但高压技术的限制使得后者迅速取而代之，并成为现代无论直线或圆形加速器的共同物理基础。故此现代意义上的粒子加速器多为谐振加速器。出于技术考量，劳伦斯的回旋加速器及其他于1930年代研发的谐振加速器皆采用了圆形设计，而采取直线设计的谐振加速器要直至二战后超高频电磁波的技术出现才起步发展，并于1950年代陆续达成多项技术突破而趋于成熟。

（谐振腔是谐振直线加速器的加速结构。时变电场的频率当与腔体的自然频率达成一致时便会在腔内产生共振，使电场的振幅以至加速效果最大化。）

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