कण त्वरक: Difference between revisions

[[Image:Fermilab.jpg|thumb|upright=1.5| [[:hi:टेवाट्रोन|टेवाट्रॉन (बैकग्राउंड सर्कल)]], [[:hi:फर्मीलैब|फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी]] (फर्मिलैब), बटाविया, इलिनोइस, यूएसए में एक [[:hi:सिंक्रोट्रॉन|सिंक्रोट्रॉन]] [[:hi:कोलाइडर (त्वरक)|कोलाइडर]] प्रकार का कण त्वरक। 2011 में शट डाउन, 2007 तक यह दुनिया का सबसे शक्तिशाली कण त्वरक था, प्रोटॉन को 1 से अधिक की ऊर्जा में गति प्रदान करता था [[:hi:इलेक्ट्रॉन वोल्ट|TeV]] (टेरा इलेक्ट्रॉन वोल्ट)। प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन के बीम, रिंग के एकल निर्वात कक्ष में विपरीत दिशाओं में घूमते हुए, दो चुंबकीय रूप से प्रेरित चौराहे बिंदुओं पर टकराए।। ]]

[[:hi:कण भौतिकी|कण भौतिकी]] में मौलिक अनुसंधान के लिए बड़े त्वरक का उपयोग किया जाता है। वर्तमान में संचालित सबसे बड़ा त्वरक जिनेवा, स्विटजरलैंड के निकट  बड़े हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) है, जिसे सीईआरएन द्वारा संचालित किया जाता है। यह एक [[:hi:कोलाइडर (त्वरक)|कोलाइडर]] त्वरक है, जो प्रोटॉन के दो किरणों को 6.5 टीईवी की ऊर्जा तक बढ़ा सकता है। और उन्हें 13 टीईवी की केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जा बनाने के लिए आमने-सामने टकराने का कारण बनता है। अन्य शक्तिशाली त्वरक हैं, न्यूयॉर्क में ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला में आरएचआईसी और पूर्व में फ़र्मिलाब, बटाविया, इलिनोइस में टेवाट्रॉन। संघनित पदार्थ भौतिकी के अध्ययन के लिए त्वरक का उपयोग सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोतों के रूप में भी किया जाता है। छोटे कण त्वरक का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें ऑन्कोलॉजिकल उद्देश्यों के लिए कण चिकित्सा, चिकित्सा निदान के लिए रेडियोसमस्‍थानिक उत्पादन, अर्धचालक के निर्माण के लिए आयन प्रत्यारोपणकर्ता और रेडियोकार्बन जैसे दुर्लभ समस्‍थानिक के माप के लिए त्वरक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर शामिल हैं। वर्तमान में दुनिया भर में 30,000 से अधिक त्वरक संचालन में हैं। <ref>{{Cite web|last=Witman|first=Sarah|title=Ten things you might not know about particle accelerators|url=http://www.symmetrymagazine.org/article/april-2014/ten-things-you-might-not-know-about-particle-accelerators|website=Symmetry Magazine|publisher=[[Fermi National Accelerator Laboratory]]|access-date=21 April 2014}}</ref>

त्वरक के दो मूलभूत वर्ग हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक और इलेक्ट्रोडायनामिक (या विद्युत चुम्बकीय) त्वरक। <ref>{{Cite book|last=Humphries|first=Stanley|year=1986|url=https://archive.org/details/principlescharge00hump/page/4|title=Principles of Charged Particle Acceleration|page=[https://archive.org/details/principlescharge00hump/page/4 4]|publisher=[[Wiley-Interscience]]|isbn=978-0471878780}}</ref> ''[[:hi:इलेक्ट्रोस्टैटिक कण त्वरक|इलेक्ट्रोस्टैटिक कण त्वरक कणों]]'' को तेज करने के लिए स्थिर [[:hi:विद्युत्-क्षेत्र|विद्युत क्षेत्रों]] का उपयोग करते हैं। सबसे सामान्य प्रकार [[:hi:कॉकरॉफ्ट-वाल्टन जनित्र|कॉकक्रॉफ्ट-वाल्टन जनरेटर]] और [[:hi:वान डी ग्राफ़ जेनरेटर|वैन डी ग्रैफ जनरेटर हैं]] । इस वर्ग का एक छोटा-सा उदाहरण एक साधारण पुराने टेलीविजन सेट में [[:hi:कैथोड किरण नलिका|कैथोड रे नलिका]] है। इन उपकरणों में कणों के लिए प्राप्त करने योग्य [[:hi:गतिज ऊर्जा|गतिज ऊर्जा]] त्वरित [[:hi:विभवांतर|वोल्टेज]] द्वारा निर्धारित की जाती है, जो [[:hi:विद्युत टूटना|विद्युत व्यवधान]] से सीमित होती है। दूसरी ओर ''इलेक्ट्रोडायनामिक'' या ''विद्युत चुम्बकीय'' त्वरक कणों को तेज करने के लिए बदलते विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (या तो [[:hi:विद्युत्-चुम्बकीय प्रेरण|चुंबकीय प्रेरण]] या दोलन [[:hi:रेडियो आवृत्ति|रेडियो आवृत्ति]] क्षेत्र) का उपयोग करते हैं। चूंकि इन प्रकारों में कण एक ही त्वरित क्षेत्र से कई बार गुजर सकते हैं, इसलिए उत्पादन ऊर्जा त्वरित क्षेत्र के सामर्थ्य से सीमित नहीं है। यह वर्ग, जिसे पहली बार 1920 के दशक में विकसित किया गया था, अधिकांश आधुनिक बड़े पैमाने के त्वरक का आधार है।

चूंकि प्रारंभिक त्वरक के कण किरणों का लक्ष्य आमतौर पर पदार्थ के एक टुकड़े के परमाणु थे, जिसका लक्ष्य परमाणु संरचना की जांच के लिए उनके नाभिक के साथ टकराव पैदा करना था, त्वरक को आमतौर पर 20 वीं शताब्दी में परमाणु स्मैशर्स के रूप में संदर्भित किया जाता था। <ref>{{Cite journal|date=April 1935|title=six Million Volt Atom Smasher Creates New Elements|url=https://books.google.com/books?id=lNsDAAAAMBAJ&q=%22Six+Million+Volt+Atom+Smasher+Creates+New+Elements%22&pg=PA580|journal=[[Popular Mechanics]]|page=580}}</ref> यह शब्द इस तथ्य के बावजूद बना रहता है कि कई आधुनिक त्वरक एक कण और एक परमाणु नाभिक के स्थान पर दो [[:hi:अवपरमाणुक कण|उप-]] परमाणु कणों के बीच टकराव पैदा करते हैं। <ref>{{Cite news|last=Higgins|first=A. G.|title=Atom Smasher Preparing 2010 New Science Restart|url=https://www.usnews.com/science/articles/2009/12/18/atom-smasher-preparing-2010-new-science-restart.html|date=December 18, 2009|publisher=[[U.S. News & World Report]]}}</ref> <ref>{{Cite journal|last=Cho|first=A.|date=June 2, 2006|title=Aging Atom Smasher Runs All Out in Race for Most Coveted Particle|journal=[[Science (journal)|Science]]|volume=312|issue=5778|pages=1302–1303|doi=10.1126/science.312.5778.1302|pmid=16741091}}</ref> <ref>{{Cite book|year=2005|chapter=Atom smasher|chapter-url=https://books.google.com/books?id=yKUagx8PB_EC&q=%22atom+smasher%22&pg=PA49|title=American Heritage Science Dictionary|page=[https://archive.org/details/isbn_9780618455041/page/49 49]|publisher=[[Houghton Mifflin Harcourt]]|isbn=978-0-618-45504-1|title-link=American Heritage Science Dictionary}}</ref>

[[Image:Particle accelerator DSC09089.JPG|thumb| [[:hi:पेरिस|पेरिस]] में [[:hi:जुसीयू कैंपस|जुसीयू कैंपस]] के बेसमेंट में [[:hi:वान डी ग्राफ़ जेनरेटर|वैन डे ग्रैफ़ एक्सेलेरेटर]] से विभिन्न प्रयोगों तक जाने वाली [[:hi:किरणपुंज रेखा|बीमलाइन्स]] । ]]

[[File:SLAC_National_Accelerator_Laboratory_Aerial_2.png|thumb|कैलिफोर्निया के मेनलो पार्क में [[:hi:स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक|स्टैनफोर्ड लीनियर एक्सेलेरेटर]] (एसएलएसी) की 2 मील (3.2 किमी) बीम ट्यूब को कवर करने वाली इमारत, जो दुनिया का दूसरा सबसे शक्तिशाली लाइनैक है। ]]

उच्च-ऊर्जा कणों की किरणें विज्ञान में मौलिक और अनुप्रयुक्त अनुसंधान के लिए उपयोगी होती हैं, और कई तकनीकी और औद्योगिक क्षेत्रों में भी जो मौलिक अनुसंधान से संबंधित नहीं होते हैं। <ref>{{Cite book|last=Möller|first=Sören|url=http://link.springer.com/10.1007/978-3-030-62308-1|title=Accelerator Technology: Applications in Science, Medicine, and Industry|date=2020|publisher=Springer International Publishing|isbn=978-3-030-62307-4|series=Particle Acceleration and Detection|location=Cham|language=en|doi=10.1007/978-3-030-62308-1}}</ref> यह अनुमान लगाया गया है कि दुनिया भर में लगभग 30,000 त्वरक हैं। इनमें से केवल 1% ही 1[[:hi:इलेक्ट्रॉन वोल्ट|जीएवी]] से अधिक ऊर्जा वाली अनुसंधान मशीनें हैं, जबकि लगभग 44% रेडियोथेरेपी के लिए, 41% आयन प्रत्यारोपण के लिए, 9% औद्योगिक प्रसंस्करण और अनुसंधान के लिए, और 4% जैव चिकित्सा और अन्य कम ऊर्जा अनुसंधान के लिए हैं।<ref>{{Cite journal|last=Feder|first=T.|year=2010|title=Accelerator school travels university circuit|url=http://controls.als.lbl.gov/als_physics/Fernando/FSannibaleWebSite/Teaching/USPAS/USPASHighLights/PhysiscsTodayUSPAS_Feb2010.pdf|journal=[[Physics Today]]|volume=63|issue=2|pages=20–22|bibcode=2010PhT....63b..20F|doi=10.1063/1.3326981}}</ref>

पदार्थ, स्थान और समय की गतिशीलता और संरचना में सबसे आधारभूत जांच के लिए, भौतिकशास्री उच्चतम संभव ऊर्जाओं पर सबसे सरल प्रकार के पारस्परिक विचार-विर्मश का प्रयास करते हैं। ये आम तौर पर कई [[:hi:इलेक्ट्रॉन वोल्ट|जीएवी]] की कण ऊर्जा, और सबसे सरल प्रकार के कणों की परस्पर क्रिया- लेप्टन (जैसे इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन) और पदार्थ के लिए क्वार्क, या क्षेत्र क्वांटा के लिए फोटॉन और ग्लून्स को शामिल करते हैं। चूंकि पृथक क्वार्क [[:hi:रंग कारावास|रंग परिरोध]] के कारण प्रयोगात्मक रूप से अनुपलब्ध हैं, इसलिए सबसे सरल उपलब्ध प्रयोगों में पहले, लेप्टान की एक दूसरे के साथ, और दूसरी, लेप्टान की [[:hi:न्यूक्लिऑन|न्यूक्लियॉन]] के साथ परस्पर क्रिया शामिल है, जो क्वार्क और ग्लून्स से बने होते है। एक दूसरे के साथ क्वार्कों के टकराव का अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिक न्यूक्लिऑन्स के टकराव का प्रयोग करते हैं, जो उच्च ऊर्जा पर उपयोगी रूप से क्वार्क और ग्लून्स के [[:hi:दो-वस्तु समस्या|2-निकाय परस्पर क्रिया]] के रूप में उपयोगी माने जा सकते हैं, जिनसे वे बने हैं। यह प्राथमिक कण भौतिकशास्री इलेक्ट्रॉनों, पॉज़िट्रॉन, प्रोटॉन और [[:hi:प्रतिप्रोटोन|एंटीप्रोटोन]] की किरण बनाने वाली मशीनों का उपयोग करते हैं, जो एक दूसरे के साथ या सबसे सरल नाभिक (जैसे, [[:hi:हाइड्रोजन|हाइड्रोजन]] या [[:hi:ड्यूटीरियम|ड्यूटेरियम]] ) के साथ उच्चतम संभव ऊर्जा पर परस्पर क्रिया करते हैं, सामान्यतः सैकड़ों जीएवी या अधिक।

प्राथमिक [[:hi:कण भौतिकी|कण भौतिकी]] के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे बड़ा और उच्चतम-ऊर्जा कण त्वरक [[:hi:यूरोपीय नाभिकीय अनुसंधान संगठन|सीईआरएन]] में [[:hi:लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर|बड़े हैड्रॉन कोलाइडर]] (एलएचसी) है, जो 2009 से संचालित है।<ref name="CERNNovember2">{{Cite press release|title=Two circulating beams bring first collisions in the LHC|publisher=[[CERN]] Press Office}}</ref>

[[:hi:नाभिकीय भौतिकी|परमाणु भौतिक विज्ञानी]] और [[:hi:ब्रह्माण्डविद्या|ब्रह्मांड]] विज्ञानी नंगे [[:hi:परमाणु नाभिक|परमाणु नाभिक]] के बीम का उपयोग कर सकते हैं, इलेक्ट्रॉनों से छीन लिया जा सकता है, स्वयं नाभिक की संरचना, अंतःक्रियाओं और गुणों की जांच करने के लिए, और अत्यधिक उच्च तापमान और घनत्व पर [[:hi:संघनित द्रव्य भौतिकी|संघनित पदार्थ]] का उपयोग कर सकते हैं, जैसे कि पहले क्षणों में हो सकता है [[:hi:महाविस्फोट सिद्धान्त|बिग बैंग]] की। इन जांचों में अक्सर भारी नाभिकों की टक्कर शामिल होती है{{Snd}}[[:hi:लोहा|लोहे]] या [[:hi:सोना|सोने]] जैसे परमाणुओं के{{Snd}}कई GeV प्रति [[:hi:न्यूक्लिऑन|न्यूक्लियॉन]] की ऊर्जा पर। इस तरह का सबसे बड़ा कण त्वरक [[:hi:ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला|ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी]] में [[:hi:सापेक्षतावादी भारी आयन कोलाइडर|रिलेटिविस्टिक हेवी आयन कोलाइडर]] (आरएचआईसी) है।

कण त्वरक प्रोटॉन बीम भी उत्पन्न कर सकते हैं, जो [[:hi:परमाणु भट्ठी|विखंडन रिएक्टरों]] में बने न्यूट्रॉन-समृद्ध लोगों के विपरीत प्रोटॉन-समृद्ध चिकित्सा या अनुसंधान [[:hi:समस्थानिक|आइसोटोप]] का उत्पादन कर सकते हैं; हालाँकि, हाल के काम ने दिखाया है कि हाइड्रोजन के समस्थानिकों को तेज करके, आमतौर पर रिएक्टरों में बने ⁹⁹ [[:hi:मोलिब्डेनम|Mo]] को कैसे बनाया जाता है, <ref>{{Cite journal|last=Nagai|first=Y.|last2=Hatsukawa|first2=Y.|year=2009|title=Production of ⁹⁹Mo for Nuclear Medicine by ¹⁰⁰Mo(''n'',2''n'')⁹⁹Mo|journal=[[Journal of the Physical Society of Japan]]|volume=78|issue=3|pages=033201|doi=10.1143/JPSJ.78.033201|bibcode=2009JPSJ...78c3201N}}</ref> हालांकि इस विधि में अभी भी [[:hi:ट्राइटियम|ट्रिटियम]] का उत्पादन करने के लिए एक रिएक्टर की आवश्यकता होती है। इस प्रकार की मशीन का एक उदाहरण [[:hi:लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी|लॉस एलामोस]] में LANSCE है।

एक चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से फैलने वाले [[:hi:इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉन]] [[:hi:सिंक्रोट्रॉन विकिरण|सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] के माध्यम से बहुत उज्ज्वल और सुसंगत [[:hi:फोटॉन|फोटॉन]] बीम का उत्सर्जन करते हैं। परमाणु संरचना, रसायन विज्ञान, संघनित पदार्थ भौतिकी, जीव विज्ञान और प्रौद्योगिकी के अध्ययन में इसके कई उपयोग हैं। दुनिया भर में बड़ी संख्या में [[:hi:सिन्क्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत|सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत]] मौजूद हैं। अमेरिका में उदाहरण [[:hi:एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला|एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी]] में [[:hi:स्टैनफोर्ड सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन लाइट्ससोर्स|एसएसआरएल]], आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी में [[:hi:उन्नत फोटॉन स्रोत|एपीएस]], [[:hi:लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला|लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी]] में [[:hi:उन्नत प्रकाश स्रोत|एएलएस]] और [[:hi:ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला|ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी]] में [[:hi:राष्ट्रीय सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत II|एनएसएलएस]] हैं। यूरोप में, लुंड, स्वीडन में [[:hi:मैक्स IV प्रयोगशाला|MAX IV]], बर्लिन, जर्मनी में [[:hi:बेसी|BESSY]], ऑक्सफ़ोर्डशायर, यूके में [[:hi:डायमंड लाइट सोर्स|डायमंड]], [[:hi:ग्रेनोब्ल|ग्रेनोबल]], फ्रांस में [[:hi:यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधा|ESRF]] हैं, बाद वाले का उपयोग एम्बर में फंसे कीड़ों की विस्तृत 3-आयामी छवियों को निकालने के लिए किया गया है। <ref>{{Cite news|last=Amos|first=J.|date=April 1, 2008|title=Secret 'dino bugs' revealed|url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7324564.stm|publisher=[[BBC News]]|access-date=2008-09-11}}</ref>

[[:hi:मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर|फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर]] (एफईएल) [[:hi:सिंक्रोट्रॉन विकिरण|सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] पर आधारित प्रकाश स्रोतों का एक विशेष वर्ग है जो उच्च अस्थायी [[:hi:सम्बंद्ध प्रकाश|सुसंगतता]] के साथ छोटी दालों को प्रदान करता है। एक विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया एफईएल अवलोकनीय ब्रह्मांड में [[:hi:ऍक्स किरण|एक्स-रे]] का सबसे [[:hi:सिन्क्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत|शानदार]] स्रोत है। <ref>{{Cite journal|last=Ullrich|journal=Annual Review of Physical Chemistry|bibcode=2012ARPC...63..635U|pmid=22404584|doi=10.1146/annurev-physchem-032511-143720|pages=635–660|issue=1|volume=63|url=https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-physchem-032511-143720|first=Joachim|title=Free-Electron Lasers: New Avenues in Molecular Physics and Photochemistry|date=2012-04-04|first3=Robert|last3=Moshammer|first2=Artem|last2=Rudenko|issn=0066-426X}}</ref> सबसे प्रमुख उदाहरण अमेरिका में [[:hi:एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला|एलसीएलएस]] और जर्मनी में [[:hi:यूरोपीय एक्सएफईएल|यूरोपीय एक्सएफईएल]] हैं। [[:hi:ऍक्स किरण|नरम एक्स-रे]] लेज़रों की ओर अधिक ध्यान आकर्षित किया जा रहा है, जो पल्स शॉर्टिंग के साथ-साथ [[:hi:एटॉफिजिक्स|एटोसेकंड विज्ञान]] के लिए नए तरीकों को खोलता है। <ref>{{Cite journal|last=Mak|first8=Brian W J|bibcode=2019RPPh...82b5901M|pmid=30572315|doi=10.1088/1361-6633/aafa35|pages=025901|issue=2|volume=82|journal=Reports on Progress in Physics|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/aafa35|title=Attosecond single-cycle undulator light: a review|date=2019-02-01|first9=Takashi|last9=Tanaka|last8=McNeil|first=Alan|first7=Ryota|last7=Kinjo|first6=Yuichiro|last6=Kida|first5=János|last5=Hebling|first4=David|last4=Dunning|first3=Peter|last3=Salén|first2=Georgii|last2=Shamuilov|issn=0034-4885}}</ref> एक्स-रे के अलावा, [[:hi:टैरा हर्ट्ज़ विकिरण|टेराहर्ट्ज प्रकाश]] उत्सर्जित करने के लिए एफईएल का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए Nijmegen, नीदरलैंड्स में FELIX, ड्रेसडेन, जर्मनी में TELBE और नोवोसिबिर्स्क, रूस में NovoFEL।

इस प्रकार प्रकाश स्रोतों को चलाने के लिए मध्यम ( [[:hi:इलेक्ट्रॉन वोल्ट|GeV]] ) ऊर्जा, उच्च तीव्रता और उच्च बीम गुणवत्ता वाले इलेक्ट्रॉन त्वरक की बहुत मांग है।

कण त्वरक के दैनिक उदाहरण टेलीविजन सेट और [[:hi:ऍक्स किरण|एक्स-रे]] जनरेटर में पाए जाने वाले [[:hi:कैथोड किरण नलिका|कैथोड रे ट्यूब]] हैं। ये कम-ऊर्जा त्वरक उनके बीच कुछ हज़ार वोल्ट के [[:hi:दिष्ट धारा|डीसी]] वोल्टेज के साथ एकल जोड़ी [[:hi:इलेक्ट्रोड|इलेक्ट्रोड]] का उपयोग करते हैं। एक्स-रे जनरेटर में, लक्ष्य ही इलेक्ट्रोड में से एक है। [[:hi:आयन रोपण|आयन इम्प्लांटर]] नामक एक कम ऊर्जा वाले कण त्वरक का उपयोग [[:hi:एकीकृत परिपथ|एकीकृत परिपथों]] के निर्माण में किया जाता है।

परमाणु प्रतिक्रियाओं का कारण बनने के लिए पर्याप्त गति के लिए कणों को तेज करने में सक्षम डीसी त्वरक प्रकार हैं [[:hi:कॉकरॉफ्ट-वाल्टन जनित्र|कॉकक्रॉफ्ट-वाल्टन जनरेटर]] या [[:hi:वोल्टता गुणक|वोल्टेज गुणक]], जो एसी को उच्च वोल्टेज डीसी में परिवर्तित करते हैं, या [[:hi:वान डी ग्राफ़ जेनरेटर|वैन डे ग्रैफ जनरेटर]] जो बेल्ट द्वारा ले जाने वाली स्थैतिक बिजली का उपयोग करते हैं।

=== चिकित्सा उपकरणों का विकिरण नसबंदी ===

[[:hi:इलेक्ट्रॉन-पुंज प्रक्रमण|इलेक्ट्रॉन बीम प्रसंस्करण]] आमतौर पर नसबंदी के लिए उपयोग किया जाता है। [[:hi:कैथोड किरणें|इलेक्ट्रॉन बीम]] एक ऑन-ऑफ तकनीक है जो [[:hi:कोबाल्ट-६०|कोबाल्ट -60]] ( ⁶⁰ Co) या [[:hi:सीज़ियम-137|सीज़ियम -137]] ( ¹³⁷ Cs) जैसे [[:hi:विकिरण समस्थानिक|रेडियोआइसोटोप]] द्वारा उत्सर्जित गामा या एक्स-रे की तुलना में बहुत अधिक खुराक दर प्रदान करती है। उच्च खुराक दर के कारण, कम जोखिम समय की आवश्यकता होती है और बहुलक क्षरण कम हो जाता है। चूंकि [[:hi:इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉनों]] में चार्ज होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन बीम गामा और एक्स-रे दोनों की तुलना में कम मर्मज्ञ होते हैं। <ref>{{Cite web|url=https://lss.fnal.gov/archive/2019/conf/fermilab-conf-19-574-di.pdf|title=2019 Midwest Medical Device Sterilization Workshop: Summary Report|date=November 2019|publisher=United States [[United States Department of Energy|Department of Energy]]}}</ref>

[[Image:2mv accelerator-MJC01.jpg|thumb|250px|left|upright=2|1960 के दशक का एकल चरण 2 MeV रैखिक वैन डे ग्रैफ़ त्वरक, यहां रखरखाव के लिए ]] ऐतिहासिक रूप से, पहले त्वरक ने आवेशित कणों को गति देने के लिए एकल स्थिर उच्च वोल्टेज की सरल तकनीक का उपयोग किया। आवेशित कण को एक खाली ट्यूब के माध्यम से त्वरित किया गया था, जिसके दोनों ओर एक इलेक्ट्रोड था, जिसके पार स्थिर क्षमता थी। चूंकि कण केवल एक बार संभावित अंतर से गुजरा, इसलिए आउटपुट ऊर्जा मशीन के त्वरित वोल्टेज तक सीमित थी। हालांकि यह विधि आज भी बेहद लोकप्रिय है, इलेक्ट्रोस्टैटिक त्वरक किसी भी अन्य प्रकार से बहुत अधिक संख्या में हैं, वे वायु इन्सुलेटेड मशीनों के लिए लगभग 1 एमवी की व्यावहारिक वोल्टेज सीमा या त्वरक के समय 30 एमवी की व्यावहारिक वोल्टेज सीमा के कारण कम ऊर्जा अध्ययन के लिए अधिक उपयुक्त हैं। [[:hi:सल्फर हेक्साफ्लोराइड|सल्फर हेक्साफ्लोराइड]] जैसे उच्च [[:hi:परावैद्युत सामर्थ्य|ढांकता हुआ ताकत]] वाले दबाव वाले गैस के टैंक में संचालित होता है। एक ''अग्रानुक्रम त्वरक'' में कणों के आवेश को उलट कर, जब वे टर्मिनल के अंदर होते हैं, कणों को गति देने के लिए क्षमता का दो बार उपयोग किया जाता है। यह [[:hi:आयन|आयनों]] (नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए [[:hi:आयन|आयनों]] ) का उपयोग करके [[:hi:परमाणु नाभिक|परमाणु नाभिक]] के त्वरण के साथ संभव है, और फिर उच्च वोल्टेज टर्मिनल के अंदर आयनों से इलेक्ट्रॉनों को छीनने के लिए बीम को एक पतली पन्नी के माध्यम से पारित करके, उन्हें धनायनों (सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों) में परिवर्तित कर देता है, जो जैसे ही वे टर्मिनल छोड़ते हैं फिर से तेज हो जाते हैं।