存儲環是一種圓形粒子加速器，其中連續或脈沖粒子束通常可以保持循環數小時。特定粒子的存儲取決于要存儲的粒子的質量、動量以及通常的電荷。儲存環最常儲存電子、正電子或質子。存儲環最常用于存儲輻射同步輻射的電子。現有50多個基于電子存儲環的設施，用于化學和生物學的各種研究。儲存環也可用于通過索科洛夫-特諾夫效應產生極化的高能電子束。存儲環最著名的應用是它們在粒子加速器和粒子對撞機中的應用，其中兩個反向旋轉的存儲粒子束在離散位置發生碰撞。然后在周圍的粒子探測器中研究產生的亞原子相互作用。此類設施的例子有LHC、LEP、PEP-II、KEKB、RHIC、Tevatron和HERA。存儲環是一種同步加速器。傳統的同步加速器借助射頻加速腔將粒子從低能狀態加速到高能狀態，而存儲環使粒子以恒定的能量存儲，而射頻腔僅用于補充通過同步加速器損失的能量輻射和其他過程。GerardK.O'Neill在1956年提出使用存儲環作為對撞機的構建模塊。存儲環在這種情況下的一個關鍵好處是，存儲環可以從注入加速器中積聚高光束通量，從而實現更低的射束通量。通量。

必須以這樣一種方式將力施加到粒子上，即它們被約束為大致沿圓形路徑移動。這可以使用偶極靜電場或偶極磁場來實現，但由于大多數存儲環都存儲相對論性帶電粒子，因此使用偶極磁體產生的磁場是最實用的。然而，靜電加速器被用來儲存能量非常低的粒子，四極場可以用來儲存（不帶電的）中子；然而，這些比較少見。僅偶極磁體僅提供所謂的弱聚焦，僅由這些磁性元件組成的存儲環導致粒子具有相對較大的束尺寸。交錯偶極磁體與適當排列的四極和六極磁體可以提供合適的強聚焦系統，該系統可以提供更小的光束尺寸。FODO和Chasman-Green晶格結構是強聚焦系統的簡單例子，但還有很多其他的。偶極和四極磁體以不同的量偏轉不同的粒子能量，這種特性與物理光學類似，稱為色度。因此，任何實際存儲的粒子束中固有的能量擴散將導致橫向和縱向聚焦的擴散，并導致各種粒子束不穩定性。六極磁鐵（和更高階的磁鐵）用于糾正這種現象，但這反過來又會導致非線性運動，這是存儲環設計者面臨的主要問題之一。

由于束將行進數百萬公里（考慮到它們將以接近光速的速度移動數小時），光束管中的任何殘留氣體都會導致許多許多碰撞。這將具有增加束的大小和增加能量傳播的效果。因此，更好的真空產生更好的光束動力學。此外，來自殘余氣體或來自束中其他粒子的單個大角度散射事件（Touschek效應）可以將粒子噴射得足夠遠，以至于它們丟失在加速器真空容器的壁上。這種粒子的逐漸損失稱為光束壽命，這意味著必須定期向存儲環注入新的粒子補充。

取決于存儲環的應用，可通過多種方式將顆粒注入存儲環中。最簡單的方法是使用一個或多個脈沖偏轉偶極磁體（注入噴射磁體）來引導進入的粒子序列到存儲的光束路徑上；在存儲的列車返回注入點之前，啟動器磁鐵被關閉，從而產生存儲的光束。這種方法有時被稱為單圈注射。

多圈注入允許積累許多進入的粒子序列，例如，如果需要大的存儲電流。對于沒有明顯光束阻尼的質子等粒子，每個注入的脈沖都被放置在存儲的光束橫向或縱向相空間中的特定點上，注意不要通過仔細安排光束偏轉和存儲光束中的相干振蕩。如果存在顯著的束阻尼，例如由于同步輻射引起的電子輻射阻尼，則可以將注入的脈沖放置在相空間的邊緣，然后在注入另一個脈沖之前在橫向相空間中將其阻尼到存儲的束中。同步加速器輻射的典型阻尼時間是幾十毫秒，如果需要提取粒子（例如在加速器鏈中），則可以類似于注入進行單圈提取。也可以使用共振提取。

粒子必須存儲非常大的圈數，可能大于100億圈。這種長期穩定性具有挑戰性，必須將磁鐵設計與跟蹤代碼結合起來。和分析工具，以了解和優化長期穩定性。在電子存儲環的情況下，輻射阻尼通過提供非哈密頓運動將電子返回到數千圈的設計軌道來緩解穩定性問題。連同來自輻射光子能量波動的擴散，達到平衡光束分布。人們可以查看有關其中一些主題的更多詳細信息。