直线加速器是利用高频电磁场加速粒子，使被加速粒子沿直线运动的加速器，在医疗、工业、科研等领域有广泛应用，具体如下：
- 医疗领域：主要用于肿瘤的放射治疗。通过产生高能 X 射线和电子线，对病人体内的肿瘤进行直接照射。高能射线的电离辐射作用能够破坏肿瘤细胞的 DNA，使肿瘤细胞无法增殖，从而达到消除或减小肿瘤的目的。适用于全身各类肿瘤的放射治疗，包括头颈部肿瘤、胸部肿瘤、腹部肿瘤、妇科肿瘤等，也可用于部分良性病变。在治疗过程中，可通过不同方向照射、机器调制开展调强放疗技术，联合影像引导放疗技术对准肿瘤组织位置，做到精确放疗，最大限度地杀死癌细胞，同时尽量减少对周围正常组织的损伤。
- 工业领域
- 材料改性：利用直线加速器产生的高能粒子束轰击材料表面，可改变材料的物理、化学性质，如提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，还能在材料表面形成特殊的微观结构，改善材料的吸附、催化等性能。
- 无损检测：加速器产生的高能射线可用于工业产品的无损检测，如航空航天零部件、汽车发动机部件、管道焊缝等的内部缺陷检测。通过射线穿透物体，根据射线在不同部位的吸收和散射情况，判断物体内部是否存在裂纹、气孔、夹杂物等缺陷，从而保证产品质量和安全性。
- 电子元件辐照：对电子元件进行辐照处理，可用于模拟电子元件在太空、核辐射等特殊环境下的辐射效应，测试电子元件的抗辐射性能，提高电子设备在特殊环境下的可靠性和稳定性。
- 科研领域
- 高能物理研究：是高能物理实验中产生高能粒子束的重要设备，通过加速电子、质子等粒子到极高能量，使其相互碰撞，产生新的粒子和物理现象，帮助科学家深入研究物质的基本结构和相互作用规律，探索宇宙的奥秘，如寻找新的基本粒子、研究夸克 - 胶子等离子体等。
- 核物理研究：用于产生高能粒子束，轰击原子核，引发核反应，研究原子核的结构、核反应机制、核衰变规律等。例如，通过重离子直线加速器加速重离子，与靶核发生反应，合成新的超重元素，拓展元素周期表。
- 自由电子激光研究：为自由电子激光装置提供高能量、高品质的电子束。电子束在周期性磁场中运动，产生受激辐射，输出高功率、短脉冲、波长可调节的激光，在材料科学、生物医学、化学等领域有广泛的应用前景，如用于材料的超快动力学研究、生物分子的结构解析、光化学反应的触发等。
