發展歷史
美國LLNL（Lawrence LivermoreNational Laboratory）1963 年建成了第一台感應直線加速器Astron-1，它能給出能量為3.7 MeV,脈衝流強為350 A 的電子束。
1968 年研製了束能量為6 MeV、脈衝流強為800 A 的Astron-II。
在這台加速器的基礎上，1979 年電子束能量為4.5MeV,脈衝流強為10 kA 的ETA 實驗性加速器調試成功。
1982 年用於閃光照相的FXR 問世，這台加速器的束能量為18 MeV、脈衝流強3 kA。
同時1983 年還為研究射束武器問題建造了束能量為50 MeV,脈衝流強10kA 的ATA 感應直線加速器。
我國研製感應直線加速器的計畫始於1983 年。
1988 年建成了束能量為1.5 MeV、脈衝流強為2.7-3 kA 的第一台感應直線加速器，它將用作計畫在1991 年建成的束能量為10 MeV、脈衝流強為2-3 kA 的感應直線加速器的注入器。
原理
感應直線加速器感應直線加速器由很多個加速組元所組成，每個組元可看成一個用磁感應原理製成的特殊變壓器。用由變壓器原理產生的加速電場來加速粒子，可以得到功率很大的粒子束流。
每個感應加速組元的磁芯由良好的導磁材料製成。圍繞著磁芯是由銅板製成的初級繞組。銅板與磁芯之間是絕緣的。當給初級繞組通入脈衝電流時，就在磁芯中感生出脈衝的環流磁通，並產生了軸向的感應電場。
電場與磁通變化量之間的關係式：
感應直線加速器沿軸線運動的粒子流相當於變壓器的次級繞組，這些電子將受到軸向感應電場的加速。每個感應加速組元感生的平均電場強度約為數kv/cm，能使電子能量提高數十keV。一台感應直線加速器由N 個加速組元組成，因此粒子得到的總能量為數十keV x N。由絕緣體製成的加速管放在感應加速組元中心軸的空心處，並保持一定的真空度。感應加速組元之間有短螺旋線，用磁場約束電子，使電子在加速過程中不因發散而丟失，並有導向器控制電子的運動方向。
感應直線加速器的種類很多。加速間隙處電場的形態也不相同。
結構
我國工程物理研究院於1988 年建成了一台電子束能量為1.5 MeV 的感應直線加速器。它由主體部分、脈衝電源系統、束流輸運系統、監測控制系統以及真空、油、水、氣輔助系統構成。
感應直線加速器1、加速器主體
它由6 個加速組元、1 個二極體以及測試區組成。加速組元的磁芯都採用國產的環形鐵氧體，每個組元感生的脈衝電壓為250kV，前4 個組元由一根直徑為94 mm 的中空不鏽鋼陰極桿貫穿，構成二極體的陰極，為二極體提供1MV 的脈衝電壓。另外兩個組元用作後加速，它們之間為過渡區。在兩個後加速組元內徑處裝有聚焦線圈。
二極體是冷陰極平面場發射型。陰極裝在陰極桿上，陽極與加速器外殼直接相連。陰極中心是一塊直徑為60 mm 的圓形天鵝絨布發射體，四周是聚焦電極。陽極頭由不鏽鋼製成，中心有直徑為70 mm 的圓孔，此孔用中心部分刻成網的鎢膜遮蔽，鎢網直徑為40 mm。緊貼鎢網後面的是一個孔徑為4 0 mm 的鋁準直器。軸向移動陰極桿可調節陰陽極間隙。二極體產生的電子束在長約70 cm 的過渡區內經軸向磁場調製後送到後加速部分加速，加速器出口後面是束參數測試區。
2、脈衝電源系統
感應直線加速器該系統的作用是定時地給每個加速組元提供高功率高壓脈衝。為此，必須將220V,50 Hz的市電變成高功率高壓脈衝系列，並按要求的時間，給到每個加速組元上去。脈衝電源系統包括脈衝調製和觸發兩部分。脈衝調製部分由高壓直流電源、主Marx 發生器、脈衝形成線和它的主開關組成。觸發部分的作用是將觸發指令脈衝放大成符合要求的觸發脈衝，按預定
時間將它們分送到主Marx 發生器和主開關，實現高精度定時輸出。主Marx 發生器輸出分六路經脈衝形成線送到六個加速組元。一台大型的感應直線加速器如美國的ATA加速器長度為85 m,共有190 個加速組元，能把電子加速到50 MeV。為每個加速組元提供脈衝電壓的時間必須與電子束的位置同步，換言之，只有當電子束通過某個加速組元時，才對這個加速組元提供脈衝電壓。一旦失去同步，電子的能量就會大大降低。
3、束流輸運系統
束流輸運系統的作用是使二極體產生的電子束保質、保量地到達加速器出口。1.5 MeVLIA 束流輸運系統由七個螺線管線圈（陰極外圍的反向線圈、過渡區三個螺線管、兩個加速組元內的主聚焦線圈和輸出段螺線管）、線圈電源以及束流管道構成。
線圈的布置和束流管道的結構，束流管道內徑由陽極入口處的40 mm 逐步過渡到146 mm，全長2m 多。七個線圈中的S2 可軸向移動，束流管道軸上的軸向磁場可達0.1 T 以上，旁軸3cm以內軸向磁場是均勻的，陰極表面軸向磁場接近於零。線圈都用中空的方銅線繞制，必要時可通水冷卻。由六台8 kW,300 A 和一台14 kW, 500 A 的直流穩流電源供電，其電流穩定度和紋波都小於0.1%。單次工作時，線圈每次通電時間為5s,不加水冷線圈亦無明顯溫升。
4、束流監測系統
1.5 MeV LIA 全機裝有32 個電壓探測器，2 個電流和束流探測器。電壓探測器採用嚴格標定過的硫酸銅水阻分壓器和電容性探測器。發射電流用無感電阻測量。束流監測器實質上也是無感電阻，但要考慮束流偏軸時探測器內電流分布不均勻造成的波形畸變。所有脈衝電信號都用高速示波器記錄。
脈衝電壓到達各加速組元的時間間隔用一台32 路高精度時間間隔測量儀測量。在陰極桿尾部和加速器電子束出口處裝有電阻杯，分別測量陰極發射電流和輸出束流。電子束出口距螺線管端部25cm 處裝有束流發射度測量器。電子束打靶的X 光斑用X 光小孔照相測量。X 光照射量用氟化鋰（LiF）熱釋光劑量片測量。採用兩台450 L/s 和一台1500 L/s 渦輪分子泵使加速器工作真空度保持在（2-4）10-3Pa。
特點和套用
現今感應直線加速器不僅能加速電子，還能加速輕離子或重離子。我國1.5 MeV 感應直線加速器已達到下列性能指標：
電子束能量：1.5-1.6 MeV
脈衝流強： 2.7-3 kA
束流脈寬： 90 ns
束斑半徑：≤2 mm
束髮射度：70 cm ·mrad
感應直線加速器給出的束流功率很大，脈衝流強可達數kA，甚至50 kA，而且束流品質好。多用於粒子束聚變、射束武器、閃光X 光照相、自由電子雷射和輻照效應等研究領域。
