帶電粒子在電場(chǎng)中會(huì)受力而得到加速、提高能量，這是至今為止的粒子加速器采用的原理，中性粒子不可能在這樣的原理下得到加速。因此，粒子加速器應(yīng)定義為：利用電磁場(chǎng)加速帶電粒子的裝置。粒子加速器可以加速電子、質(zhì)子、離子等帶電粒子，使粒子的速度達(dá)到幾千公里/秒、幾萬公里/秒，甚至接近光速（光在真空中的傳播速度是30萬公里/秒）。根據(jù)相對(duì)論原理，加速器可以把帶電粒子的速度增加到無限接近光速，但無論如何也達(dá)不到光速。
現(xiàn)代的加速器應(yīng)該稱其為“加能器”更確切。舉例來說，一臺(tái)電子加速器，注入的電子能量為20GeV（1GeV=109 eV，也就是10億電子伏特），相應(yīng)的電子速度為0.99999999979倍光速。電子經(jīng)加速器加速后，能量可達(dá)到100GeV，電子速度達(dá)到0.999999999987倍的光速。這說明，電子在這臺(tái)加速器里速度幾乎沒有增加，而能量增加了4倍。
其實(shí)，加速器離人們的生活并不遠(yuǎn)?，F(xiàn)代生活中已經(jīng)普及的電視、計(jì)算機(jī)顯示器所用的顯像管就是一臺(tái)小小的電子加速器。
顯像管有玻璃密封外殼，內(nèi)部抽成真空。由一端的電子槍產(chǎn)生的電子束（強(qiáng)度受影像訊號(hào)控制）經(jīng)過聚焦線圈聚焦后在高壓電極的作用下加速向前運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，電子束在偏轉(zhuǎn)電極的作用下，自上而下作水平方向的掃描。這樣，在顯像管另一端的熒光屏上就形成了明暗程度不同的亮點(diǎn)。
粒子加速器的結(jié)構(gòu)可以與顯像管類比。顯像管中的電子槍對(duì)應(yīng)于加速器的電子槍或離子源，顯像管中加速電子用的高壓電極對(duì)應(yīng)于加速器中的高壓加速電極及加速腔。顯像管中控制電子運(yùn)動(dòng)的電偏轉(zhuǎn)板與聚焦電子的聚焦線圈，對(duì)應(yīng)于加速器中控制粒子運(yùn)動(dòng)軌道和聚焦粒子束流的多種電磁部件，如導(dǎo)向磁鐵、聚焦磁鐵、多極校正磁鐵等。對(duì)粒子加速器的粒子運(yùn)行管道來說，為了減少粒子在運(yùn)動(dòng)中與殘余氣體碰撞而造成粒子的丟失和束流性能變壞，所要求的真空度比顯像管要高數(shù)千到數(shù)萬倍。
加速器結(jié)構(gòu)示意圖
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，根據(jù)科學(xué)家對(duì)粒子能量和流強(qiáng)的不同要求，陸續(xù)產(chǎn)生了不同原理、不同結(jié)構(gòu)的多種加速器。
(高能所科研處編寫，內(nèi)容摘自方守賢等編著的《神通廣大的射線裝置—帶電粒子加速器》)
