Der van de Graaff-Generator wurde 1930 von R.J. van de Graaff erfunden. Er besteht aus einem mit einem Ladungsband aus isolierendem Material verbundenen Kugelkondensator und einer Ionenquelle mit Beschleunigungsstrecke.
Abb. 1. Prinzip des van de Graaff-Beschleunigers
Der Kugelkondensator besteht aus einer isolierten Metallkugel. Im Innern befindet sich eine Ionenquelle, die positiv geladene Teilchen erzeugt. Die negativen Ladungen des Kondensators werden mit Hilfe eines Sprühkammes vom motorbetriebenen Ladungsband und der Metallkugel abgezogen. Metallkugel und Ladungsband werden so positiv aufgeladen. Durch das entstehende elektrische Feld des Kondensators, werden die positiven Ladungen der Ionenquelle in einem evakuierten Rohr beschleunigt. Der beschleunigte Teilchenstrahl wird auf das Target gelenkt. Um einen dielektrischen Durchschlag vermeiden, befindet sich das System Kondensator, Ionenquelle und Beschleuniger unter hohem Druck in einem Druckbehälter mit einem Gas, zum Beispiel Stickstoff. Dadurch lassen sich hohe Spannungen von bis zu 12 MV erzeugen.