Linearbeschleuniger, auch Linac genannt, Art des Teilchenbeschleunigers (q.v.), der subatomaren Teilchen eine Reihe relativ kleiner Energieerhöhungen verleiht, wenn sie eine Folge von elektrischen Wechselfeldern durchlaufen, die in einer linearen Struktur aufgebaut sind. Die kleinen Beschleunigungen addieren sich, um den Teilchen eine größere Energie zu geben, als durch die in einem Abschnitt allein verwendete Spannung erreicht werden könnte.,
Greg James
1924 schlug Gustaf Ising, ein schwedischer Physiker, vor, Teilchen mit elektrischen Wechselfeldern zu beschleunigen, wobei „Driftröhren“ in geeigneten Intervallen positioniert waren, um die Teilchen während des Halbzyklus abzuschirmen, wenn sich das Feld in der falschen Beschleunigungsrichtung befindet. Vier Jahre später baute der norwegische Ingenieur Rolf Wideröe die erste Maschine dieser Art und beschleunigte erfolgreich Kaliumionen auf eine Energie von 50.000 Elektronenvolt (50 Kiloelektronenvolt).,
Lineare Maschinen zur Beschleunigung leichterer Teilchen, wie Protonen und Elektronen, warteten auf das Aufkommen leistungsfähiger Hochfrequenzoszillatoren, die während des Zweiten Weltkriegs für Radar entwickelt wurden. Protonen-Linacs arbeiten typischerweise mit Frequenzen von etwa 200 Megahertz (MHz), während die Beschleunigungskraft in Elektronen-Linacs durch ein elektromagnetisches Feld mit einer Mikrowellenfrequenz von etwa 3.000 MHz bereitgestellt wird.
Der 1946 vom amerikanischen Physiker Luis Alvarez entworfene Proton linac ist eine effizientere Variante der Struktur von Wideröe., In diesem Beschleuniger werden elektrische Felder als stehende Wellen innerhalb eines zylindrischen „Resonanzhohlraums“ aus Metall mit Driftrohren aufgebaut, die entlang der Mittelachse aufgehängt sind. Der größte Protonen-Linac befindet sich in der Clinton P. Anderson Meson Physics Facility in Los Alamos, N. M., USA; Es ist 875 m (2,870 Fuß) lang und beschleunigt Protonen auf 800 Millionen Elektronenvolt (800 Megaelektronenvolt)., Für einen Großteil seiner Länge verwendet diese Maschine eine strukturelle Variation, die als Side-coupled Cavity Accelerator bekannt ist, bei der Beschleunigung in On-Axis-Zellen auftritt, die durch an ihren Seiten montierte Hohlräume miteinander gekoppelt sind. Diese Kopplungshöhlen dienen dazu, die Leistung des Beschleunigers gegen Änderungen der Resonanzfrequenzen der Beschleunigungszellen zu stabilisieren.
Electron Linacs nutzen fahrende Wellen und nicht stehende Wellen., Aufgrund ihrer geringen Masse bewegen sich Elektronen bei Energien von nur 5 Megaelektronenvolt nahe der Lichtgeschwindigkeit. Sie können sich daher mit der beschleunigenden Welle entlang des Linac bewegen, in der Tat den Wellenkamm reiten und so immer ein beschleunigendes Feld erleben. Der längste Elektronensprengkopf der Welt ist die 3,2 Kilometer lange Maschine am Stanford (University) Linear Accelerator Center, Menlo Park, Kalifornien., USA; Es kann Elektronen auf 50 Milliarden Elektronenvolt (50 Gigaelektronenvolt) beschleunigen., Viel kleinere Linacs, sowohl Protonen-als auch Elektronentypen, haben wichtige praktische Anwendungen in der Medizin und in der Industrie.