All' interno della guida, in cui si propaga un'onda elettromagnetica di lunghezza d'onda l, a intervalli regolari (in genere gamma/4), sono posti dei diaframmi attraverso cui passa il fascio e che riducono la velocità
di fase dell'onda progressiva alla velocità della luce.Gli elettroni, iniettati da un cannone elettronico o da un acceleratore elettrostatico a velocità praticamente costante e prossima alla velocità della luce (c), viaggiano in fase con l' onda elettromagnetica che si propaga lungo la loro stessa direzione e vengono permanentemente accelerati dal campo elettrico.
In queste condizioni, e per dei valori molto elevati del campo elettrico, l'accelerazione avviene conformemente al principio di stabilità di fase e le particelle restano in tal modo legate all' onda in sincronismo con il campo massimo.
Pertanto è possibile ottenere energie sempre maggiori collegando in serie un grande numero di guide d' onda sincronizzate tra loro.
APPLICAZIONI
L' acceleratore lineare di Stanford, il Mark III, lungo 90 metri, presenta 30 sezioni acceleratrici, alimentate da klystron di 10¸20 MW oscillanti a 2856 MHz e dà un fascio di elettroni di 1 GeV.
Presso la stessa università è stato costruito un acceleratore lungo due miglia, lo SLAC (Stanford Linear Accelerator), che, costruito inizialmente per accelerare elettroni all' energia di 20 GeV, è stato modificato per
energie di 40 GeV e può essere portato ulteriormente all' energia di 100 GeV.Questi acceleratore sono particolarmente competitivi rispetto agli elettrosincrotroni poiché con la traiettoria rettilinea delle particelle non sorgono limitazioni in energia dovute a perdite per radiazione, né vi sono particolari difficoltà per focalizzare e per estrarre il fascio.
Per applicazioni industriali vengono prodotti piccoli acceleratori delle dimensioni di qualche decina di centimetri che raggiungono energie di qualche decina di MeV.