Ускорители бывают двух типов - линейные и циклические.
Линейный устроитель - это длинная труба, из которой откачан воздух, и где движется пучок частиц, направляемый и ускоряемый электрическим полем, производящееся электромагнитами. В конце этой трубы установлена мишень с материалом. Частицы разгоняются и происходит столкновение частицы вылетают из мишени. Частным случаем линейного ускорителя является обычная катодная трубка в телевизоре.

Циклический ускоритель - это почти тоже самое, но пучок частицы движутся по циклическим или круговым орбитам. За счёт этого достигается многократное ускорение, т.к. пучок много-много раз проходит по ускоряющим участкам. Частный случаи циклических ускорителей - циклотрон, в нем для ускорения применяются постоянные магниты, что есть большой минус из-за дороговизны и размеров магнитов
Дальнейшим развитием являются - фазотрон (синхроциклотрон)- тоже самое, но частота магнитного поля может меняться; синхрофазотрон -теперь может меняться и частота ускоряющего электрического поля. Синхротрон - ускоритель с постоянной длиной орбиты и постоянной частотой ускоряющего электрического поля, но изменяющимся ведущим магнитным полем и т.п.

Синхротрон [от греч. synchronos – одновременный и (элек)трон], циклический резонансный ускоритель электронов с орбитой постоянного радиуса, растущим во времени управляющим (ведущим) магнитным полем и постоянной частотой ускоряющего напряжения.

В синхротронах (рис. 1,2) магнитное поле переменное и частицы двигаются по одной и той же замкнутой траектории, многократно проходя прямолинейные промежутки с ускоряющим электрическим полем радиочастотного диапазона. Частицы, увеличивающие свою энергию, удерживаются на фиксированной орбите с помощью нарастающего поля мощных отклоняющих (в том числе и сверхпроводящих) кольцевых магнитов. Для удержания частиц на орбите постоянного радиуса темп нарастания поля синхронизован с темпом нарастания энергии частиц (отсюда происходит название этого типа ускорителя). По достижении максимального магнитного поля ускоренные частицы либо направляются на неподвижную мишень, либо (в коллайдерах) сталкиваются со встречным пучком, после чего цикл ускорения повторяется. В синхротронах есть два типа чередующихся кольцевых магнитов: отклоняющие двухполюсные (дипольные), удерживающие частицы на орбите, и фокусирующие четырёхполюсные (квадрупольные). Последние фокусируют частицы (как линзы свет), собирая их в узкий пучок, циркулирующий в вакуумной камере.

Когда скорость частицы близка к скорости света, соотношение между кинетической энергией частицы Е и радиусом траектории R имеет в системе СИ вид

 (1)

где H – величина напряженности магнитного поля, а q – заряд частицы. Поэтому максимально достижимая энергия частицы пропорциональна радиусу траектории и величине магнитного поля. Сократить размеры установки можно, увеличивая величину поля, а она ограничена эффектом насыщения металла (обычно, железа), используемого в качестве материала сердечника электромагнита. В самых современных ускорителях, в этой связи, используются электромагниты с катушкой из сверхпроводящего материала, работающие при температуре жидкого гелия.

Синхротроны делят на 4 поколения: синхротроны, где синхротронное излучени было вредным излучением; второе, синхротроны, специально построенные для синхротронного излучения(они излучают синхротронное излучение не только в поворотных магнитах, а также во вставных устройствах, вигглерах и ондуляторах), в этих синхротронах используется предварительный разгон электронов перед поступанием в накопительное кольцо; третье поколение синхротронов характеризуется большим наличием вставных устройств, и возможностью впуска электрон из разгоночного контура в накопительное кольцо уже во время движения электронов по накопительному кольцу; четвертое поколение синхротронов использует уже совершенно другие принципы формирования потока электронов, что позволяет получать разрешение на выходе до половины длины волны.

Синхротроны используют как для ускорения тяжелых заряженных частиц (протонов, ионов), так и для ускорения электронов. Однако в случае электронов при высоких энергиях становятся существенными потери ими энергии на излучение (называемое синхротронным) при криволинейном движении по орбите. Мощность синхротронного излучения Р для релятивистской частицы следующим образом зависит от её массы m энергии Е и радиуса траектории R. 

Таким образом, если электроны и протоны одинаковых энергий, двигаются по орбитам одного радиуса, то потери энергии на синхротронное излучение у электронов будут в (m_p/m_e)4^.10¹³ раз больше. Поэтому на синхротронах пока не удалось ускорить электроны до энергий бoльших 100 ГэВ. Крупнейшим действующим синхротроном является синхротрон в Батавии (США). Он ускоряет протоны и антипротоны до энергии 1 ТэВ = 10¹² эВ и называется Теватрон. Радиус круговой орбиты в этом ускорителе 1 км.
В 80-е годы ХХ века было предложено сразу нескольких проектов строительства коллайдеров с энергией соударения, достигающей десятков ТэВ. Однако сложность их реализации привела к тому, что в настоящее время сооружен лишь один такой коллайдер, где будут сталкиваться протоны с суммарной энергией соударения 14 ТэВ в системе центра инерции. Он носит название “Большой адронный коллайдер” (LHC — Large Hadron Collider) и создается в CERN.

Ускорители бывают двух типов - линейные и циклические.

Линейный устроитель - это длинная труба, из которой откачан воздух, и где движется пучок частиц, направляемый и ускоряемый электрическим полем, производящееся электромагнитами (рис.1.). В конце этой трубы установлена мишень с материалом. Частицы разгоняются, происходит столкновение и частицы вылетают из мишени. Частным случаем линейного ускорителя является обычная катодная трубка в телевизоре.

Циклический ускоритель - это почти тоже самое, но пучки частиц (банчи) движутся по циклическим или круговым орбитам. За счёт этого достигается многократное ускорение, т.к. пучок много-много раз проходит по ускоряющим участкам (рис.2.). Частный случаи циклических ускорителей циклотрон. В нем для ускорения применяются постоянные магниты, что является большим минусом из-за дороговизны и размеров магнитов.

Дальнейшим развитием являются - фазотрон (синхроциклотрон)- тоже самое, но частота магнитного поля может меняться; синхрофазотрон -теперь может меняться и частота ускоряющего электрического поля. Синхротрон - ускоритель с постоянной длиной орбиты и постоянной частотой ускоряющего электрического поля, но изменяющимся ведущим магнитным полем (рис.3.).