Перезаря́дный ускори́тель, электростатический ускоритель, в котором ускоряемые ионы меняют заряд (с отрицательного на положительный). В перезарядном ускорителе последовательно расположены две ускорительные трубки, поэтому его также называют тандемом. Отрицательные однозарядные ионы ускоряются при движении в первой ускорительной трубке к высоковольтному терминалу с положительным потенциалом, составляющим 1–20 МВ. В высоковольтном терминале ионы проходят газовую или плёночную мишень, где теряют (n+1) электрон и превращаются в ионы с положительным зарядом +n. Такие ионы отталкиваются от области положительного потенциала и, повторно пролетая ускоряющее напряжение U во второй трубке, приобретают полную энергию, равную (n+1)eU, где e – заряд электрона. Эта энергия во много раз больше энергии eU, получаемой при ускорении однозарядными ионами. Сильная ионизация частиц в мишени происходит из-за высокой энергии их движения, полученной при ускорении в первой трубке. Например, энергия движения 1 МэВ, приобретаемая однозарядным ионом при U = 1 МВ, соответствует энергии столкновений частиц в плазме, нагретой до 10¹⁰ градусов. Такие столкновения, очевидно, приводят к сильной ионизации.

Перезарядный ускоритель позволяет получить стабильные пучки ионов высокой энергии (достигающей сотни МэВ для тяжёлых многозарядных ионов), причём поток ионов непрерывен во времени, что важно для равномерной загрузки детекторов. В отличие от других ускорителей в перезарядном ускорителе энергоёмкие и сложные системы ионных источников в лабораторных условиях имеют небольшой электрический потенциал относительно земли, а в высоковольтной системе находится только сравнительно простая мишень для перезарядки ионов.

Идея перезарядного ускорителя предложена в 1935 г. У. Р. Беннеттом и реализована в 1951 г. Л. У. Альваресом. Перезарядные ускорители использовались в экспериментах по ядерной физике, а также в качестве инжекторов в кольцевых ускорителях частиц. На рубеже 20–21 вв. перезарядные ускорители начали применять в ускорительной масс-спектрометрии (УМС) для измерения концентрации очень редких космогенных радионуклидов (¹⁴С, ¹⁰Ве и др.). Возможность измерять столь малые концентрации ¹⁴С связана с тем, что в перезарядном ускорителе более распространённые молекулярные ионы, создающие в масс-спектрометре фон в области масс, близких к 14, разрушаются, пролетая сквозь перезарядную мишень. Данные о концентрации ¹⁴С позволяют датировать археологические и природные объекты с использованием микроскопических количеств исходного материала. Системы УМС оказались востребованы также в медицинской практике, использующей лекарства с изотопными метками, и в экологических задачах, исследующих наличие или отсутствие определённых веществ. Например, все ныне растущие деревья имеют ярко выраженный изотопный след ядерных испытаний в атмосфере. Величину этого следа в различных организмах можно измерять методами УМС; полученные данные помогают лучше понять развитие биосферы.