User:SIridiuM28/直線加速器

直線加速器是由電力驅動用以產生高能量帶電粒子束流的儀器，常見於粒子物理及醫學物理等領域。現代的直線加速器一般配有粒子源，能夠大量生產電子、質子、重離子等種類的帶電粒子。粒子分批進入機器的加速腔，由速調管或磁控管調製的微波同時經波導傳入。在腔體內調節相速後，微波電場的加速相位與分批的帶電粒子趨於同步。粒子流持續在加速相位中獲取動能而加速，並在聚焦磁鐵的磁場作用之下聚焦成束。離開加速腔的高能粒子束流可與其他物質相互作用，產生更廣泛的次級粒子。在光子治療中，高速電子流將通過撞擊金屬靶產生制動輻射，從而提供照射腫瘤組織所需要的X射線。

（不同於圓形加速器可重複利用的閉環軌道，直線加速器的開放軌道只容許粒子單程通過，因此需要更長軌道以延長粒子在內的逗留時間。然而直線設計擁有構造較為簡單及容易操作等特質，各有優勝之處。）

粒子加速器的研發理念始於二十世紀初，隨著早期核物理及高能物理的理論發展而誕生。1929年，歐內斯特·勞倫斯設計了人類史上的第一部加速器（迴旋加速器），因此發明於1939年獲頒諾貝爾物理學獎。1932年，歐內斯特·沃爾頓利用其設計的加速器（直線靜電加速器）首次實現人為的核轉換，並為此於1951年獲頒諾貝爾物理學獎。上述由沃爾頓及勞倫斯設計的兩部加速器分別代表著靜電加速及諧振加速兩種設計思路。前者利用高壓直流電場為粒子一次性提供較高動能，後者則利用了高頻交變電場，運動粒子需與時變電場的加速相位保持同步以持續累積動能。雖然早期的核物理實驗多數運用前者的靜電加速機制，但高壓技術的限制使得後者迅速取而代之，並成為現代無論直線或圓形加速器的共同物理基礎。故此現代意義上的粒子加速器多為諧振加速器。出於技術考量，勞倫斯的迴旋加速器及其他於1930年代研發的諧振加速器皆採用了圓形設計，而採取直線設計的諧振加速器要直至二戰後超高頻電磁波的技術出現才起步發展，並於1950年代陸續達成多項技術突破而趨於成熟。

（諧振腔是諧振直線加速器的加速結構。時變電場的頻率當與腔體的自然頻率達成一致時便會在腔內產生共振，使電場的振幅以至加速效果最大化。）

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