Beschleuniger (accelerators) sind Anlagen, die geladene Teilchen – typischerweise Elektronen, Protonen oder Ionen – mittels elektrischer Felder auf hohe Energien beschleunigen und mit magnetischen Feldern fokussieren oder umlenken. In der Werkstoffforschung werden solche Teilchenbeschleuniger gezielt als Werkzeuge zur Strukturaufklärung, Modifikation und Charakterisierung von Werkstoffen eingesetzt.

Wesentliche Klassen sind Linearbeschleuniger (Linacs), bei denen die Teilchen entlang einer geraden Bahn in resonanten Hohlleitern beschleunigt werden, und Ringbeschleuniger, in denen die Teilchen auf gekrümmten Bahnen zirkulieren. Synchrotron- und Freie-Elektronen-Laser-Beschleuniger erzeugen hochbrillante Röntgenstrahlung, die für Beugung, Tomographie und spektroskopische Verfahren (z. B. XRD, XAS) an Metallen, Keramiken, Polymeren und funktionalen Dünnschichten genutzt wird.

Ionen- und Protonenbeschleuniger erlauben die gezielte Modifikation von Werkstoffeigenschaften durch Ionenimplantation, Bestrahlungsschäden und Transmutationsprozesse, etwa zur Simulation von Reaktorumgebungen oder zur Erzeugung von Defektstrukturen. Elektronenbeschleuniger dienen u. a. als Quellen hochenergetischer Elektronen für Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) sowie für Bestrahlungs- und Aushärtungsprozesse.

Beschleunigerbasierte Technologien und Beschleunigertechniken bilden heute eine zentrale Infrastruktur für die quantitative Bestimmung von Phasen, Spannungszuständen, Diffusionsprozessen und Grenzflächenstrukturen. Aufgrund der hohen Brillanz, Energieauflösung und Zeitauflösung ermöglichen moderne Beschleuniger einzigartige Einblicke in dynamische Vorgänge wie Phasenumwandlungen, Korrosion oder Ermüdung unter in-situ- und operando-Bedingungen.