本发明涉及一种紧凑型离子直线加速装置，包括离子束输送管道，离子束输送管道沿离子束输送方向依次分为低能加速段和高能加速段，低能加速段上布置有沿离子束输送方向依次递增加速频率至S波段的多个直线加速器，高能加速段上布置有高梯度的直线加速器，直线加速器的加速腔为铜腔结构，且高能加速段上直线加速器的加速腔工作温度范围为50K‑70K。本发明由多个直线加速器可将低能量的强流离子束逐步提高，并利用低温技术使高梯度直线加速器运行过程中能够对其进行冷却，以提高高能加速段上直线加速器的加速梯度，从而可进一步缩短加速器的长度，使加速装置小型化，从而降低成本实现普及，具有很强的实用性及可操作性。