Lineaarinen kiihdytin on laite, joka kiihdyttää ainetta suurelle nopeudelle siirtämällä sitä lineaarista polkua sähkömagneettisten kenttien kanssa. Termiä käytetään yleisimmin viittaamaan lineaariseen hiukkaskiihdyttimeen tai linaakkiin, joka kiihdyttää atomeja tai subatomisia hiukkasia. “Lineaarinen kiihdytin” voi tarkoittaa myös laitteita, jotka käyttävät sähkömagneettisuutta suurempien esineiden, kuten kela- ja kiskoaseiden, kuljettamiseen. Lineaarisia hiukkaskiihdyttimiä käytetään yleisesti lääketieteessä, teollisuudessa ja tieteellisissä kokeissa, ja suurempien kohteiden sähkömagneettisilla kiihdyttimillä voi olla tulevia sovelluksia esimerkiksi avaruusmatkoihin ja aseisiin.
Lineaarinen hiukkaskiihdytin laukaisee magneettisesti varautuneet hiukkaset. Nämä voivat olla kokonaisia varautuneita atomeja, joita kutsutaan ioneiksi, tai subatomisia hiukkasia, kuten protoneja ja elektroneja. Ensinnäkin kiihdytettävä hiukkanen luodaan sähkömagneettisella laitteella, kuten katodilla tai ionilähteellä, ja päästetään putkimaiseen tyhjökammioon, joka on vuorattu elektrodeilla. Tämän jälkeen elektrodit saavat virtaa värähtelevien magneettikenttien luomiseksi, jotka antavat energiaa hiukkaselle ja kiihdyttävät sitä putkea pitkin kohti laitteen kohdetta. Elektrodien tarkka järjestely putken sisällä, elektrodeihin lähetetyn energian teho ja taajuus sekä elektrodien koko vaihtelevat kiihdytettävien hiukkasten ja laitteen käyttötarkoituksen mukaan.
Yksinkertainen ja hyvin yleinen esimerkki on katodisädeputki, jota käytetään yleisesti televisioissa, näytöissä ja muissa näyttötekniikoissa. Katodisädeputki työntää elektronit putkea alaspäin, kunnes ne osuvat kiinteään kohteeseen putken päässä, joka on valmistettu luminoivista materiaaleista, joita kutsutaan fosforiksi, jotka ovat yleensä metallisulfidiyhdisteitä. Tämä saa osan elektronien energiasta vapautumaan sähkömagneettisen energian emissiona aallonpituuksilla, jotka ihmissilmä havaitsee näkyvänä valona. Lääketieteessä ja biologisessa tutkimuksessa käytetyt röntgenlaitteet noudattavat samanlaista periaatetta: he polttavat elektronivirtoja kupariin, molybdeeniin tai volframiin tuottaakseen röntgensäteitä, joita voidaan käyttää kuvantamiseen tai tehokkaampien laitteiden kanssa sädehoitoon.
Lineaarisia hiukkaskiihdyttimiä käytetään myös tieteellisessä tutkimuksessa. Pieniä laitteita käytetään usein kuvantamiseen biologisessa ja arkeologisessa tutkimuksessa. Tutkimukseen käytetyt lineaariset kiihdyttimet vaihtelevat suuresti ja voivat saavuttaa todella suuria ulottuvuuksia johtuen erittäin korkeista energiatasoista, joita tarvitaan joidenkin nykyaikaisen fysiikan tutkittujen ilmiöiden tuottamiseen. Maan suurin lineaarinen hiukkaskiihdytin, joka sijaitsee SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratoriossa Menlo Parkissa, Kaliforniassa, on kaksi kilometriä pitkä.
Niitä käytetään myös joissakin teollisissa prosesseissa. Jotkut nykyaikaisessa elektroniikassa käytettävät piisirut valmistetaan prosessissa, joka sisältää kiihdyttimiä, jotka kuljettavat kokonaisia varautuneita atomeja subatomisten hiukkasten sijasta, mikä mahdollistaa atomien erittäin tarkan sijoittamisen tuotannon aikana. Kiihdyttimillä voidaan myös istuttaa ioneja materiaalien, kuten teräksen, pintaan muuttamalla materiaalin rakennetta, jotta se kestäisi paremmin halkeamia, kemiallista korroosiota.
Termiä “lineaarinen kiihdytin” käytetään myös joskus laitteissa, jotka kuljettavat suurempia esineitä samalla tavalla ja käyttävät sähkömagneettisuutta kiihdyttämään ammusta suoralla reitillä. Nämä toimivat ajamalla sähköä joko metallikäämin läpi, joka on kääritty laitteen piipun ympärille, muotoilu, jota kutsutaan kela -aseeksi, massakuljettajaksi tai Gauss -aseeksi, tai metallikiskoparin kautta, joka on sijoitettu rinnakkain toistensa kanssa, nimeltään kiskopistooli. Ferromagneettisesta materiaalista, kuten raudasta, tehty esine voidaan kiihdyttää laitteen piippua pitkin oikein ajoitettujen sähkövirtojen tuottamilla magneettikentillä. Käsiaseita on ehdotettu mahdollisena tapana laukaista rahtia maan pinnalta ulkoavaruuteen, ja sekä kelaus- että kiskoaseita tutkitaan mahdollisina aseina.