Urządzenie do przyspieszania cząstek naładowanych, tj. zwiększania ich energii. Akceleratory można sklasyfikować ze względu na: kształt toru przyspieszanych cząstek i krotność jego przebywania przez cząstki w polu przyspieszającym (liniowe i cykliczne), rodzaj przyspieszanych cząstek, metodę przyspieszania oraz maksymalnie osiąganą energię. Energia kinetyczna cząstki naładowanej w akceleratorze rośnie wskutek jej oddziaływania z polem elektrycznym. Cząstki są dostarczane do komory przyspieszającej ze źródeł jonów lub z mniejszych akceleratorów (w których występuje przyspieszenie wstępne) i po osiągnięciu energii końcowej są kierowane na tarczę.

Do najważniejszych parametrów akceleratorów należą: rodzaj i maksymalna osiągalna energia, zakres i dokładność regulacji energii cząstek, wartość prądu wiązki, monoenergetyczność cząstek oraz przekrój poprzeczny i rozbieżność wiązki.

Akceleratory elektronów nie nadają się do przyspieszenia cząstek ciężkich (protonów, deuteronów, cząstek alfa oraz jonów cięższych atomów). Wynika to z faktu, że elektrony już przy energiach rzędu 1 MeV uzyskują prędkość bliską prędkości światła, przy której zaczyna odgrywać rolę relatywistyczny przyrost masy; dla cząstek ciężkich zaczyna on odgrywać rolę dopiero przy energiach rzędu 1 GeV. Ma to zasadniczy wpływ na wybór metody przyspieszania. Energia kinetyczna przyspieszanych nukleonów rzędu 10 MeV wystarcza do wywołania większości reakcji jądrowych. Od energii rzędu 300 MeV są produkowane antynukleony i hiperony. W celu uzyskania wiązek o dużych energiach stosuje się układy wieloakceleratorowe.

Akceleratory są stosowane zarówno w nauce, jak i w wielu dziedzinach techniki oraz w medycynie. Do zastosowań naukowych (badanie mechanizmów reakcji jądrowych, stanów wzbudzonych jąder, tworzenie nowych izotopów, pierwiastków superciężkich i cząstek elementarnych) używa się akceleratorów wysokoenergetycznych, dających wiązki monoenergetyczne o małym przekroju i z możliwością regulacji energii cząstek.

W medycynie korzysta się z wiązki akceleratorowej do napromieniowań terapeutycznych tkanki nowotworowej. W tym celu stosuje się przyspieszone elektrony i promieniowanie hamowania, które powstaje w zderzeniu wiązki elektronów z tarczą.

W wielu dziedzinach wymagających czystych biologicznie substancji stosuje się akceleratory elektronowe do sterylizacji, gdyż otrzymane z nich promienie niszczy bakterie beztlenowe, co jest nieosiągalne innymi metodami. Również akceleratorowa produkcja izotopów promieniotwórczych o krótkich czasach życia i dużej aktywności właściwej jest wydajniejsza od produkcji tych izotopów w reaktorze.

W przemyśle akceleratory liniowe wysokich częstotliwości są stosowane do zmian parametrów technologicznych materiałów, implantacji jonów (głównie w przemyśle elektronicznym), wykrywania wad materiałów oraz do określania składu chemicznego próbek biologicznych i geologicznych metodą analizy aktywacyjnej.

Autor

Agata Karska