Ускорители элементарных частиц и термоядерные установки представляют собой примеры крупных и серьезных вакуумных установок. В ускорителях два класса физических явлений ограничивают давление. В циклических ускорителях рассеяние частиц пучка на молекулах остаточного газа приводит к отклонению частиц от центральной траектории и к гибели их на стенках вакуумной камеры, т. е. уменьшает интенсивность ускоренного пучка.

В протонном синхротроне на 70 Гэв в Серпухове окружность кольца имеет длину 1,5 км, а полный путь частиц за время ускорения при многократном обращении достигает 300 тыс. км. Для уменьшения потерь частиц из-за рассеяния давление в циклических ускорителях не должно превышать 10^-6 тор. Тогда путь частиц будет эквивалентен 40 см воздуха при атмосферном давлении.

В линейных ускорителях пути частиц гораздо короче (единицы, десятки, редко сотни метров), поэтому рассеяние частиц не играет большой роли. Линейный ускоритель электронов У-12 на энергию 5 Мэв, разработанный в МИФИ, имеет длину около 2 м, а самый крупный в мире линейный ускоритель в Станфорде (США) на энергию электронов 40 Гэв имеет длину 3 км. Однако в линейных ускорителях из-за необходимости большого ускорения на коротком пути применяют высокие напряженности полей: статические напряжения до 10 млн. в на длинах в несколько метров в ускорителях Ван де Граафа и амплитуды высокочастотных полей до 200 кв/см при проходящей мощности СВЧ до 30 Мвт в ускорителях на бегущей волне.

Поэтому здесь существует опасность высокочастотного пробоя при недостаточно низком давлении. При плохом вакууме в линейных ускорителях происходит пробой электродов и искрение в волноводных узлах с нарушением нормальной работы и с повреждением оборудования.

В обоих типах ускорителей эти различные явления (рассеяние частиц и электрический пробой) требуют примерно одинакового вакуума порядка 10^-6 тор.

В циклических ускорителях для электронов важно однократное рассеяние, так как из-за малой массы электрона угол отклонения его может быть большим. Для протонов угол рассеяния мал, однако важно накопление эффекта при многократном рассеянии При этом большую роль играет упругое рассеяние ускоряемых частиц на молекулах остаточного газа, происходящее с сохранением энергии, так как сечение неупругих ядерных взаимодействий на шесть порядков (в 10⁶ раз) меньше сечения упругого рассеяния.

Равновесная траектория частиц в синхротроне представляет собой точную окружность в центре кольцевой вакуумной камеры Магнитное поле ускорителя, которое ведет частицы по кольцу, обладает фокусирующим действием, при небольших отклонениях частиц от равновесной орбиты поле возвращает их к ней. В результате частицы совершают малые («бетатронные») колебания около равновесной орбиты, оставаясь в целом в пределах вакуумной камеры.