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本文选自：《超级显微镜》 作者：陈佳洱/张闯
在 20 世纪 30 年代，科学家发明的粒子加速器，不仅可研究分子和原子层次，还可以研究原子核的结构、组成原子核的质子和中子结构，夸克、轻子和传递相互作用的媒介粒子等“基本粒子”。这些粒子加速器的规模往往十分巨大，用于探索物质深层次的微观结构，因此被称为“超级显微镜”。
粒子加速器这种“超级显微镜”究竟是怎样工作的呢？加速器经历了从高压倍加器、静电加速器、回旋加速器、感应加速器、稳相加速器、同步加速器直到对撞机的发展历史。这些不同类型加速器的工作原理虽然各不相同，但最基本的一点是相同的，就是利用电磁场使带电粒子束朝着某一个方向运动的速度越来越快、能量越来越高。各种类型加速器的主要差别在于它们采用的电磁场的形态，以及加速粒子的方式。
当然，实际的粒子加速器要复杂得多，规模也更为浩大。粒子加速器自诞生以来，不断向提高能量、高流强和高束流品质的方向发展，并形成多种类型的加速器。
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按加速电场的类型分，有高压加速器、静电加速器、感应加速器、高频加速器、激光加速器、等离子体加速器和束流尾场加速器等； -
按被加速粒子的种类分，有电子加速器、质子加速器和重离子加速器等； -
按束流轨道的形状分，有直线加速器、圆形加速器（包括回旋加速器、同步回旋加速器等）和环形加速器（同步加速器）等； -
按束流能量分，有低能加速器、中能加速器、高能加速器和超高能加速器；按粒子束的流强分，有强流加速器、弱流加速器和极弱流加速器； -
按关键部件材料的导电性分，有常温加速器和超导加速器等； -
按束流与靶粒子相互作用的方式分，有静止靶加速器和对撞机等； -
按加速器的用途分，有科研用加速器、医用加速器、辐照加速器和无损检测加速器等。
从上述诸多分类中，可组合出多种特定的加速器，如超导高频质子直线加速器、强流离子回旋加速器和环形正负电子对撞机等。
在高能加速器中，粒子能量远高于它们的静止能量，束流以接近光的速度在真空管道里运动。大家知道，在自然界里，没有一样物体运动的速度能超过光速。目前世界上能量最高的大型强子对撞机LHC，可以把质子从注入时的 0.45 万亿电子伏加速到对撞时的 7 万亿电子伏，能量增加了 14.6 倍，而速度只是从光速的 0.999997826 倍增加到0.999999991倍。由此看来，高能加速器与其说是“加速”器，还不如称为“增能”器。
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低温技术在高能粒子加速器中的应用。加速器低温超导磁体的冷却方式主要取决于：运行温度。热负荷(静志和动态)、氦流动状况(单相流、两相沟)、热交换和热输运状况(预冷、再冷、过热等)、 所允许的最高压力、低温原件的分配（加速器的长度)等。
目前广泛采用的冷却方式有二种:浸泡冷却（饱和液氦冷却）、迫流冷却（两相氦或超临界氮）、热传到冷却。超导腔一般用He1(4.4K， 如LEP，KEK、HERA）或Hell（＜2.1K，如CEBAF，TESLA，ILC）饱和液氦浴冷。而用于超导磁体的液氦浴冷仅用于紧凑的或单个的磁体。
两相流问题（气液两相互相阻碍彼此的流通、在逆流状态下出现的蒸汽高速流）和因形成气泡而产生的局部过热（如在磁体的心部）等难题限制了在长串加速器中采用氦浴冷却，这些加速器一般采用超临界氮。
