粒子加速器（particle accelerator）全名为“荷电粒子加速器”,带电粒子在电场中会受力而得到加速、提高能量，这是至今为止的粒子加速器采用的原理，中性粒子不可能在这样的原理下得到加速。因此，粒子加速器被定义为利用电磁场加速带电粒子的装置，它是人为地提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备。粒子加速器可以加速电子、质子、离子等带电粒子，使粒子的速度达到几千公里/秒、几万公里/秒，甚至接近光速（光在真空中的传播速度是30万公里/秒）。

粒子加速器应用极广，科研用途上高能物理实验比如对撞机、成像，比如自由电子激光、同步辐射光源、散裂中子源、电镜什么的都离不开加速器；医疗方面的如光子放疗、质子放疗；工业方面如工业辐照的、集装箱检测等，甚至如曾经的电视机的显像管就是个小型加速器。

粒子加速器从形式上（原理上也有所不同）可以分为直线型和环形两种。环形粒子加速器其实就是直线型粒子加速器的变种。

粒子加速器诞生最初为直线型，直线型加速器原理很简单，就是利用盘荷波导内的微波电场来加速带电粒子，微波工作在行波状态，理论上说这种结构是可以无限提高粒子能量的，只要不停地级联相同的加速单元。

直线型加速器（图片来自网络）

环形加速器就是带电粒子的运行轨道在一个封闭的环内，这样可以减少加速器的体积，且粒子可以在环里被逐渐积累，所以通常这个环叫做储存环。其工作原理简单地讲就是粒子在储存环里一圈一圈的转，但每转一圈就经过一次高频腔（相当于一个微波谐振腔），控制腔内电磁场使每次粒子到达时都恰好为前向轴向电场，这样粒子就相当于每次经过高频腔就被向前“踢”了一脚，也即被电场加速了一下。

环形加速器（图片来自网络）

不过粒子的环形运动必然带来同步辐射（Synchrotron Radiation），这对于以最大效率加速粒子为目的的实验而言则是不小的灾难，因为会有大量的不可抑制的能量损失。而对于同步辐射光源来讲便是需要这种光束质量优秀的辐射来探测物质组成成分，直线加速器几乎不存在同步辐射现象，所以目前的同步辐射装置都采用环形结构。

总而言之，直线加速器靠微波来加速粒子，微波由微波功率源系统获得并由波导传输系统输入到加速腔中，粒子经初步加速后注入到环形加速器中进一步加速。或者通过级联加速管，不采用环形加速器，直接加速到需要的能量点。

微波功率系统是直线加速器的重要组成部分,电子加速所需的能量依靠微波功率系统提供,其稳定性关系到电子束的束流品质,并最终影响太赫兹辐射的波长以及输出功率。

沃特塞恩顺应科技和市场需求的发展，专门针对粒子加速器领域研发了粒子加速器专用固态微波功率源（固态微波功率放大器）。

目前市场上的微波功率放大器件主要分为电真空功率器件和半导体功率器件，而固态微波放大器为半导体功率器件。

在粒子加速器应用领域，全固态微波功率放大器相比传统电真空功率器件的优点如下：

高可靠性  ——

全固态微波功率放大器采用低压供电，多模块并联合成，因此个别模块的损坏对整体性能影响较小，从使用的可靠性来说明显高于电真空放大器。

高稳定性  ——

全固态微波功率放大器的幅度、相位在放大器工作状态确定后主要受温度的影响较大，电源波动的抑制较高，受电源波动的影响较小，而温度变化是慢变化过程，低电平控制系统可有效地控制；

维护成本低  ——

全固态微波功率放大器模块价格较低，损坏时修复成本低，且无高压、可在线更换，另外无寿命器件，不需备份价格昂贵的电真空管；

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