近代物理學家為了探索原子核之基本構成物質，或者改變原子核之組成而形成新的核種，發展出各種加速帶電粒子之特殊裝置，也就是加速器。Ernest O. Lawrence 博士於1929年提出迴旋加速器之理論，隨後於柏克萊加州大學建造了第一座迴旋加速器。
迴旋加速器之原理為利用磁場使運動中之帶電粒子迴轉，並利用電極間交錯變換之正負電場，使粒子於迴轉中不斷地獲得能量。圖一顯示迴旋加速器之基本構造，包含有加速電極(Dees)、射頻系統(Radio Frequency)、氣源(Gas supply)、離子源(Ion source)、磁極(Magnet pole)、真空腔(Vacuum chamber)、及導引電極(Deflector Electrode)等。
加速之粒子始於氣體源之氣體，經離子源以高電壓將其離子化，產生加速用之帶電粒子，再經一偏壓電壓吸引進入加速器內部之真空腔。運動中之帶電粒子受到磁場之磁力作用，開始旋轉。同時，輸入此加速腔之射頻波形成電磁駐波，使加速電極(Dees)間產生強電場，帶電粒子受電場加速而獲取能量。假如射頻波系統之振盪頻率與帶電粒子於磁場中迴轉之頻率相同，則當帶電粒子迴轉半圈後，二個加速電極間的電性正巧互換，使電場方向相反，因此帶電粒子又再次被加速。經反覆地變換加速電極極性，帶電粒子每迴轉一圈被加速兩次，故其能量愈來愈高
導出而形成一高能粒子束。粒子束經導引撞擊靶內物質，可以產生新的核種。
早期之迴旋加速器使用導引電極導出加速粒子，其效率僅約70%，且導引電極長期受粒子束撞擊，會活化成為長半衰期金屬廢料。新型的迴旋加速器多為”負離子加速器”，也就是在加速之原子核外加電子，使其淨電荷為負值。以質子加速器為例，負離子加速器所加速的粒子為負氫離子，亦即貳電子環繞著一質子。負離子加速器導出粒子束的機制是一片非常薄的石墨碳膜，因負氫離子中之質子與電子間之鍵結非常微弱，故當其撞擊石墨碳膜後，電子被分離而僅質子穿透。此時被加速粒子之電性由負一價變為正一價，所受磁力方向改變，導致粒子往相反方向旋轉，離開加速器後撞擊靶体。相較於正離子加速器，負離子迴旋加速器產生極少量的放射性廢料，且有較高的截取效率(大於90%)，並可以同時截取出二道粒子束，因此新式的迴旋加速器都採此設計。
近年來，正子電腦斷層掃瞄逐漸受到重視，其常用的正子同位素如11C、13N、15O、及18F等，半衰期都很短(分別為20、10、2及110分鐘)，因此皆須於使用前當場製造。針對此用途而設計的迴旋加速器已廣泛地在醫院中設立。中山醫學院附設孫中山紀念醫院新設立之迴旋加速器，即為一體積迷你、操作簡單化的最新型醫用迴旋加速器。
近代物理學家為了探索原子核之基本構成物質，或者改變原子核之組成而形成新的核種，發展出各種加速帶電粒子之特殊裝置，也就是加速器。Ernest O. Lawrence 博士於1929年提出迴旋加速器之理論，隨後於柏克萊加州大學建造了第一座迴旋加速器。
迴旋加速器之原理為利用磁場使運動中之帶電粒子迴轉，並利用電極間交錯變換之正負電場，使粒子於迴轉中不斷地獲得能量。圖一顯示迴旋加速器之基本構造，包含有加速電極(Dees)、射頻系統(Radio Frequency)、氣源(Gas supply)、離子源(Ion source)、磁極(Magnet pole)、真空腔(Vacuum chamber)、及導引電極(Deflector Electrode)等。
加速之粒子始於氣體源之氣體，經離子源以高電壓將其離子化，產生加速用之帶電粒子，再經一偏壓電壓吸引進入加速器內部之真空腔。運動中之帶電粒子受到磁場之磁力作用，開始旋轉。同時，輸入此加速腔之射頻波形成電磁駐波，使加速電極(Dees)間產生強電場，帶電粒子受電場加速而獲取能量。假如射頻波系統之振盪頻率與帶電粒子於磁場中迴轉之頻率相同，則當帶電粒子迴轉半圈後，二個加速電極間的電性正巧互換，使電場方向相反，因此帶電粒子又再次被加速。經反覆地變換加速電極極性，帶電粒子每迴轉一圈被加速兩次，故其能量愈來愈高
導出而形成一高能粒子束。粒子束經導引撞擊靶內物質，可以產生新的核種。
早期之迴旋加速器使用導引電極導出加速粒子，其效率僅約70%，且導引電極長期受粒子束撞擊，會活化成為長半衰期金屬廢料。新型的迴旋加速器多為”負離子加速器”，也就是在加速之原子核外加電子，使其淨電荷為負值。以質子加速器為例，負離子加速器所加速的粒子為負氫離子，亦即貳電子環繞著一質子。負離子加速器導出粒子束的機制是一片非常薄的石墨碳膜，因負氫離子中之質子與電子間之鍵結非常微弱，故當其撞擊石墨碳膜後，電子被分離而僅質子穿透。此時被加速粒子之電性由負一價變為正一價，所受磁力方向改變，導致粒子往相反方向旋轉，離開加速器後撞擊靶体。相較於正離子加速器，負離子迴旋加速器產生極少量的放射性廢料，且有較高的截取效率(大於90%)，並可以同時截取出二道粒子束，因此新式的迴旋加速器都採此設計。
近年來，正子電腦斷層掃瞄逐漸受到重視，其常用的正子同位素如11C、13N、15O、及18F等，半衰期都很短(分別為20、10、2及110分鐘)，因此皆須於使用前當場製造。針對此用途而設計的迴旋加速器已廣泛地在醫院中設立。中山醫學院附設孫中山紀念醫院新設立之迴旋加速器，即為一體積迷你、操作簡單化的最新型醫用迴旋加速器。
参考资料：http://www.uhealthy.com/chinese/pet2/pet-bulletin/2-7.htm
利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。1930年E.O.劳伦斯提出其工作原理，1932年首次研制成功。它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场。置于中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电场，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动。绕行半圈的时间为πm／qB，其中q是粒子电荷，m是粒子的质量，B是磁场的磁感应强度。如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率，则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号，粒子仍处于加速状态。由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关，因此粒子每绕行半圈受到一次加速，绕行半径增大。经过很多次加速，粒子沿螺旋形轨道从D形盒边缘引出，能量可达几十兆电子伏特（MeV ）。回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应，粒子的质量增大，粒子绕行周期变长，从而逐渐偏离了交变电场的加速状态。进一步的改进有同步回旋加速器。
参考资料：《科学世界》
回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒。这两个D形盒就像是沿着直径把一个圆形的金属扁盒切成的两半。两个D形盒之间留有一定的窄缝，在中心附近放有粒子源。D形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大的电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D形盒的底面，把两个D形盒分别接在高频电源的两极上，如果高频电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同，带电粒子就可以不断地被加速。带电粒子在D形盒内沿螺线轨道逐渐趋于盒的边缘，达到预期的速率后，用特殊装置把它们引出。
参考资料：高中物理（人民教育出版社）第二册 第十五章 磁场
回旋加速器
cyclotron
利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。1930年E.O.劳伦斯提出其工作原理，1932年首次研制成功。它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场。置于中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电场，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动。绕行半圈的时间为πm／qB，其中q是粒子电荷，m是粒子的质量，B是磁场的磁感应强度。如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率，则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号，粒子仍处于加速状态。由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关，因此粒子每绕行半圈受到一次加速，绕行半径增大。经过很多次加速，粒子沿螺旋形轨道从D形盒边缘引出，能量可达几十兆电子伏特（MeV ）。回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应，粒子的质量增大，粒子绕行周期变长，从而逐渐偏离了交变电场的加速状态。进一步的改进有同步回旋加速器。
参考资料：sougou
