Bevor die Teilchen zum Beschleunigen
und Experimentieren verwendet werden können, müssen sie ionisiert und
ins Vakuum gebracht werden. Hierbei lassen sich drei Techniken zur Erzeugung von
freien Elektronen, Ionen und sehr kurzlebigen Teilchen unterscheiden.
Bei der Erzeugung von freien Elektronen in einer Braun’schen Röhre wird der glühelektrische Effekt ausgenutzt.
Abb. 1. Funktion einer Braun’schen Röhre
Die Glühkathode der Braun’schen Röhre emittiert Elektronen sobald sie durch einen eigenen Stromkreis ausreichend erhitzt ist. Die emittierten Elektronen werden durch das elektrische Feld von Kathode zur Anode hin beschleunigt. Durch Ablenkeinheiten, die ein Magnetfeld erzeugen um die Lorentzkraft zu nutzen, lässt sich der Elektronenstrahl ablenken. Eine Braun’sche Röhre findet sich in jedem Fernseher.
Zur Ionenerzeugung wird Gas bei niedrigem Druck in eine Kammer mit starkem elektrischem Feld geleitet. Einige Elektronen der Atome oder Moleküle werden durch das Feld abgetrennt. So entsteht ein Gemisch aus Elektronen und Ionen. Durch ein äußeres elektrisches Feld werden die Ionen aus der Kammer herausbeschleunigt, wobei sie mit weiteren Gasatomen oder- molekülen Stoßen und auch diese ionisieren. Protonen werden mit dieser Technik durch die Ionisation von Wasserstoff erzeugt.
Kurzlebige Teilchen werden meist durch Kollision von einem wie oben beschrieben erzeugten Teilchenstrahl mit einem festen Target erzeugt. Die gewünschten Teilchen werden aus den bei der Kollision entstehenden Teilchen herausgefiltert. Ein Positronen-Linearbeschleuniger zum Beispiel besteht aus einem Elektronenlinearbeschleuniger (Elektronen-LINAC), der die beschleunigten Elektronen auf einen Konverter, aus Wolfram, schießt. Dort treten Elektronen und Positronen aus. Der sich anschließende umgekehrt gepolte Elektronenlinearbeschleuniger beschleunigt die Positronen und bremst die Elektronen ab. So entsteht ein Positronenstrahl.
Abb.2. Prinzip der Erzeugung eines Positronenstrahls
Das gleiche Prinzip wird zur Erzeugung von Antiprotonen verwendet. Durch Kollision eines Protonenstrahls mit einem Target aus Beryllium entstehen Antiprotonen. Diese werden durch einen umgekehrt gepolten Protonenbeschleuniger von den Protonen getrennt und beschleunigt.
Warum ist es sinnvoll bei der Erzeugung von Ionen für Teilchenbeschleuniger möglichst viele Elektronen zu entfernen?
Wollen Sie einen ersten Tipp?
Mit der Entfernung von Elektronen aus Atomen wird ihre elektrische Ladung verändert, sie werden ionisiert. Um so mehr Elektronen fehlen, um so größer ist die elektrische Ladung. Überlegen Sie welche Bedeutung die elektrische Ladung von Ionen für die Beschleunigung hat in einem elektrischen Feld hat!
Hier eine weitere Lösungshilfe: 
Die Beschleunigung der Teilchen mit der Ladung q erfolgt über ein elektrisches Feld E durch die Kraft F mit:
.
Was bedeutet dies für die Beschleunigung von Teilchen im Bezug auf ihre elektrische Ladung q?
Sind Sie sicher, dass Sie es ausreichend selbst versucht haben?
Dies
ist die Lösung der Aufgabe:
Mehrfach positiv geladene Ionen erfahren in einem elektrischen Feld eine größere Kraft und damit eine stärkere Beschleunigung als einfach geladene Ionen. Ihr Energiezuwachs ist größer. Deswegen ist es sinnvoll möglichst viele Elektronen abzutrennen.