En linjäraccelerator är en anordning som accelererar materia till en hög hastighet genom att flytta den längs en linjär bana med elektromagnetiska fält. Termen används oftast för att hänvisa till en linjär partikelaccelerator, eller linac, som accelererar atomer eller subatomära partiklar. ”Linjäraccelerator” kan också hänvisa till enheter som använder elektromagnetism för att driva fram större föremål, såsom spiralgevär och järnvägsvapen. Linjära partikelacceleratorer används ofta i medicin, industri och vetenskapliga experiment, och elektromagnetiska acceleratorer för större föremål kan ha framtida tillämpningar för ändamål som rymdresor och vapen.
En linjär partikelaccelerator avfyrar magnetiskt laddade partiklar. Dessa kan vara hela laddade atomer, kallade joner, eller subatomära partiklar som protoner och elektroner. Först genereras partikeln som ska accelereras av en elektromagnetisk anordning såsom en katod eller jonkälla och släpps ut i en rörformad vakuumkammare fodrad med elektroder. Elektroderna aktiveras sedan för att skapa oscillerande magnetfält som ger energi till partikeln och accelererar den nerför röret mot enhetens mål. Det exakta arrangemanget av elektroderna i röret, kraften och frekvensen av energin som skickas in i elektroderna och storleken på elektroderna varierar beroende på partiklarna som accelereras och syftet med anordningen.
Ett enkelt och mycket vanligt exempel är katodstråleröret, som vanligtvis används i tv-apparater, bildskärmar och andra skärmtekniker. Katodstråleröret driver elektroner ner i röret tills de träffar ett fast mål vid rörets ände gjord av självlysande material som kallas fosforer, som vanligtvis är metallsulfidföreningar. Detta gör att en del av elektronernas energi frigörs som en emission av elektromagnetisk energi i de våglängder som det mänskliga ögat upptäcker som synligt ljus. Röntgenmaskiner som används inom medicin och biologisk forskning följer en liknande princip, avfyrar strömmar av elektroner i koppar, molybden eller volfram för att producera röntgenstrålning som kan användas för avbildning eller, med kraftfullare apparater, strålbehandling.
Linjära partikelacceleratorer används också i vetenskaplig forskning. Små apparater används ofta för avbildning i biologisk och arkeologisk forskning. Linjäracceleratorer som används för forskning varierar mycket i storlek och kan nå riktigt kolossala dimensioner på grund av de extremt höga energinivåer som behövs för att producera några av de fenomen som studeras i modern fysik. Den största linjära partikelacceleratorn på jorden, belägen vid SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory i Menlo Park, Kalifornien, är två mil lång.
De används också i vissa industriella processer. Vissa kiselchips som används i modern elektronik tillverkas i en process som innehåller acceleratorer som driver hela laddade atomer istället för subatomära partiklar, vilket möjliggör mycket exakt placering av atomer under produktionen. Acceleratorer kan också användas för att implantera joner i ytan av material som stål, vilket förändrar materialets struktur för att göra det mer motståndskraftigt mot kemisk korrosion av sprickor.
Termen ”linjär accelerator” används också ibland för enheter som driver fram större föremål på ett liknande sätt, med hjälp av elektromagnetism för att accelerera en projektil längs en rak bana. Dessa fungerar genom att köra elektricitet genom antingen en metallspole lindad runt enhetens pipa, en design som kallas en spiralpistol, massdrivare eller Gauss-pistol, eller genom ett par metallskenor placerade parallellt med varandra, kallade en railgun. Ett föremål tillverkat av ett ferromagnetiskt material, såsom järn, kan accelereras nedför enhetens cylinder med magnetfälten som produceras av korrekt tidsinställda elektriska strömmar. Coilguns har föreslagits som ett möjligt sätt att skjuta upp laster från jordens yta ut i rymden, och både spiralgevär och järnvägsvapen forskas som möjliga vapen.