イオン源からタンデム加速器に入った粒子は最大500万ボルトという高電圧により最高で光の速度の約14%まで加速されます。これは１秒間に地球を１周りする速度です。加速された粒子は、照射室1では、金属など固体がどのような元素でできているのかといった分析研究に使用されます。また、照射室2では、金属等へのイオン注入実験などの研究に使われます。タンデム加速器はシンクロトロン加速器のインジェクター（イオン入射装置）にもなっており、加速された陽子がシンクロトロンに入っていきます。

タンデム加速器は静電場によってイオンを加速する加速器の一つで、その特徴は加速管の真ん中に高電圧をかけることです。これによって最初に負イオンを加速し、高圧ターミナル内で負イオンを正イオンに変換した後、さらに正イオンを加速することによって2段階にイオンを加速することができます。

一価の負イオンを入射し、電荷qに変換された正イオンは、V [MV]のターミナル電圧によって、
   E=(q+1)V [MeV]
のエネルギーまで加速されることになります。加速途中で荷電変換を行うことにより、より高いエネルギーまで粒子を加速できるわけです。

タンデム加速器では負イオン源を用いて高圧ターミナル上で荷電変換を行うことにより、一つの電圧での2段階加速を実現させています。もし正イオン源を用いるとなると、高圧ターミナル上にイオン源をのせることになってしまい、イオン源のメンテナンス等がとても大変です。一般的に、負イオンは正イオンより作るのが難しいですが、その欠点を補って余りある利点が得られます。