质子加速器利用电场对带正电的质子施加能量，并借助磁场控制轨迹与聚焦，实现对质子能量和方向的精确调节。
典型构成包括质子源、加速腔（直线、回旋或同步腔）、束流传输系统、束监测与靶区或治疗机头。
常见类型有回旋加速器、同步加速器与线性加速器，近年来激光等离子体加速被视为实现设备小型化的潜在路径。
质子束的显著优势在于布拉格峰效应，使剂量能在预定深度集中，医学上广泛用于肿瘤质子放疗，能有效保护周围正常组织；科研上则应用于核物理实验、同位素生产与材料微区探测。
当前挑战包括设备造价与体积大、射束稳定性与能量选择性要求高、复杂的辐射防护与设施集成问题。
未来发展方向集中在紧凑化设计、提高束流强度与稳定性、推广铅笔束扫描与实时影像引导技术，以及探索成本更低、可在更多医院和工业场景部署的加速方案，以推动质子加速器的临床与科研普及。
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