加速器的发展历史
几乎同时提出了静电加速器(1928)、回旋加速器(1929)、倍压加速器(1932)等不同设想，并相继建成了一批加速装置。
泰瓦特龙
人工产生高速带电粒子的装置。它是探索原子核和粒子的本质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等领域也有重要而广泛的实际应用。
自从1919年E·卢瑟福用天然放射性元素发出的A射线轰击氮原子后，物理学家们意识到，为了了解原子核，必须用高速粒子来改造原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有几万亿电子伏特(MeV)。自然宇宙线中的粒子能量虽然很高，但粒子流却极其微弱。比如能量为1014电子伏特(eV)的粒子，平均每小时只来1平方米，很难开展研究工作。因此，为了进行具有预期目标的实验研究，几十年来人们开发和建造了各种各样的粒子加速器，其性能也在不断提高。大多数新的超铀元素和数千种人工合成的放射性核素被粒子加速器发现，对核的基本结构及其变化规律进行了系统而深入的研究，推动了核物理的迅速发展和成熟。高能加速器的发展使人们发现了数百种粒子，包括重子、介子、轻子和各种振动粒子，建立了粒子物理学。近20年来，加速器的应用已经远远超出了核物理和粒子物理领域，在材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其他科技领域都有重要的应用。在工业、农业和医学的各个领域，加速器广泛应用于同位素生产、肿瘤诊疗、辐射消毒、无损检测、聚合物辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束显微分析、空间辐射模拟、核爆炸模拟等。迄今为止，世界各地已建成数千台粒子加速器，其中一小部分用于核与粒子物理的基础研究，并继续向提高能量和束流质量的方向发展；其余大部分属于主要使用粒子束技术的“小型”加速器。
粒子加速器的结构一般包括三个主要部分:①粒子源，用来提供被加速的粒子，包括电子、正电子、质子、反质子和重离子。②真空加速系统，其中存在一定形式的加速电场，为了加速粒子而不被空气分子散射，将整个系统置于真空度极高的真空室中。(3)引导聚焦系统，利用一定形式的电磁场对加速后的粒子束进行引导和约束，使其在电场的作用下沿着预定的轨迹加速。这些都需要高科技、高精尖技术的融合与配合。
加速器的效率指标是粒子能达到的能量和粒子流的强度(电流强度)。根据粒子能量，加速器可分为低能加速器(能量小于108MeV)、中能加速器(能量在108和109mev之间)、高能加速器(能量在109和1012MeV之间)和超高能加速器。目前，低能和中能加速器主要用于各种实际应用中。
科克罗夫特
1932年，美国科学家J.D.Cockcroft和爱尔兰科学家E.T.S.Walton建造了世界上第一台DC加速器，命名为科克罗夫特-沃尔顿DC高压加速器。用能量为0.4MeV的质子束轰击锂靶，得到了α粒子与氦的核反应实验。这是历史上第一个通过人为加速粒子实现的核反应，因此获得了1951年的诺贝尔物理学奖。
爱尔兰科学家沃尔顿
范德格拉夫
1933年，美国科学家R.J.van de Graaff利用另一种产生高压的方法发明了一种高压加速器——命名为van de Graaff静电加速器。以上两种粒子加速器都属于DC高压型，它们能加速粒子的能量受到高压击穿的限制，大约为10MeV。
范德格拉夫实验装置
劳伦斯和回旋加速器
1924年，G .伊辛和e .威德罗分别发明了基于漂移管加高频电压原理的直线加速器。由于当时高频技术的限制，这种加速器只能将钾离子加速到50keV，实际意义不大。然而，美国实验物理学家E.O .劳伦斯在这个原理的启发下，于1932年建造了一台回旋加速器，并利用它产生了人造放射性同位素，为此他获得了1939年诺贝尔物理学奖。这是加速器发展史上获此殊荣的第一人。
由于被加速粒子的质量和能量之间的限制，回旋加速器只能将质子加速到25MeV左右。原因是加速度与外力的关系不再适用牛顿运动定律，即高频加速电场的频率与回旋频率不再匹配；如果加速器磁场的强度设计成与粒子能量沿半径方向同步增加，质子可以加速到几百兆电子伏，称为等时回旋加速器。
前苏联科学家维克斯列尔
为了进一步探索原子核的结构，产生新的基本粒子，需要研究建造更高能量的粒子加速器的原理。1945年，前苏联科学家维克斯列尔和美国科学家E.M .麦克米兰分别独立发现了自动稳相原理，英国科学家M.L .奥列芬特也建议根据这一原理建造一台加速器——稳相加速器。
美国科学家麦克米伦
自动稳相原理的发现是加速器发展史上的一次重要革命，由此产生了一系列可以突破回旋加速器能量限制的新型加速器:同步回旋加速器(高频加速电场的频率随着双加速粒子能量的增加而降低，保持回旋频率与加速电场同步)，现代质子直线加速器， 同步加速器(利用磁场强度随粒子能量增加而增加的环形磁铁来维持粒子运动的圆形轨迹，但维持加速场的高频频率不变)等。
此后，加速器的建造解决了原理限制，但能量的提高在经济上受到了限制。随着能量的增加，回旋加速器和同步回旋加速器所用磁体的重量和成本急剧上升，能量的增加实际上被限制在1GeV以下。虽然同步加速器的环形磁铁成本大大降低，但由于横向聚焦力差，真空箱的尺寸必须很大，导致磁铁的磁极间隙很大，仍然需要很重的磁铁。用它来加速10GeV以上的质子还是不现实的。
1952年，美国科学家E.D.Courant、M.S.Livingston和H.S.Schneider发表了关于强聚焦原理的论文。根据这一原理，可以大大降低真空箱的尺寸和磁体的成本，使加速器向更高能量发展成为可能。这是加速器发展史上的又一次革命，影响巨大。此后，强聚焦原理被广泛应用于环形或直线加速器中。
1954年美国劳伦斯国家实验室建造了一台能量为6.2GeV的弱聚焦质子同步加速器。磁铁的总重量是10000吨。然而，布鲁克海文国家实验室的33GeV能量强聚焦质子同步加速器的磁体总重量只有4000吨。由此可见强聚焦原理的重大现实意义。
美国科学家李·温斯顿
美国科学家科斯特
以上主要介绍质子环加速器，对于电子加速器情况就不一样了。1940年，美国科学家D.W.Kerst研制出世界上第一台电子感应加速器。但由于电子沿曲线运动时切线方向发射的电磁辐射造成的能量损失，电子感应加速器的能量提高是有限的，极限约为100MeV。电子同步加速器利用电磁场提供加速能量，可以允许更大的辐射损耗，极限约为10GeV。当电子直线运动时，没有辐射损失。电磁场加速的电子直线加速器可以把电子加速到50GeV，这不是理论极限，而是高成本的极限。
加速器的能量已经发展到这样一个水平，从实验的角度来看，新的问题已经暴露出来。使用加速器进行高能物理实验时，一般是用加速粒子轰击静止靶中的原子核，然后研究产生的次级粒子的动量、方向、电荷和数量，这就限制了加速粒子能参与高能反应的实际有用能量。如果两个加速粒子发生碰撞，加速粒子的能量可以完全用于高能反应或新粒子的产生。
意大利科学家陶谢克
1960年，意大利科学家B.Touschek首次提出这一原理，并在意大利弗拉斯卡蒂国家实验室建造了直径约1米的AdA对撞机，验证了该原理，开辟了加速器发展的新时代。
现代高能加速器基本上都是以对撞机的形式出现，已经能够将高能反应的当量能量从1TeV提高到10 ~ 1000 TEV，这是加速器能量发展史上的又一次根本性飞跃。