Der 4MV-Tandem-Beschleuniger liefert hochenergetische Ionenstrahlen unterschiedlichster Ionenarten in einem großen Bereich von Intensitäten und Energien. Die Ionenstrahlen werden hauptsächlich dazu genutzt, Materialien in ihren Eigenschaften zu modifizieren, oder Materialien auf ihre Zusammensetzung zu analysieren. Beispielsweise werden Halbleiterelemente mit Ionen implantiert, um in ihnen Leerstellen oder Zwischengitteratome zu erzeugen. Bei der Materialanalyse ist eine typische Anwendung die Untersuchung von Dünnschichten.

Das gesamte Beschleunigersystem besteht aus drei Ionenquellen, dem Tandembeschleuniger sowie einer Vielzahl an magnetischen und elektrostatischen Elementen, die den Ionenstrahl zu der gewählten Position führen.

Als Erstes werden negative Ionen in einer der Ionenquellen erzeugt. Die geladenen Atome oder Moleküle werden mit einem elektrischen und magnetischen Feld in den Beschleuniger transportiert und dabei auf die gewünschte Sorte gefiltert. Nun werden die Teilchen in der ersten Hälfte des Beschleunigers mit einer positiven Spannung von bis zu 4 Millionen Volt (4 MV) elektrostatisch angezogen. Eine Umladung der negativen in positive Ionen durch Abstreifen von Elektronen in dem sogenannten "Strippergas" im Zentrum des Beschleunigers führt darauf hin zu einer Abstoßung der Ionen. Somit werden die Ionen mit der gleichen Spannung ein zweites Mal beschleunigt, woher der Name "Tandem" für diese Art des Beschleunigers herrührt. Im Fall von Molekülen sorgt der Stripper zusätzlich für das Aufbrechen in die einzelnen Atome. Um einen monoenergetischen Strahl einer bestimmten Ionensorte zu erhalten, schließt sich dem Beschleuniger ein Analysiermagnet an, der für die Filterung des gewünschten Ionenstrahls sorgt. Fokussierende und strahlkontrollierende Elemente transportieren die Ionen schließlich zu den unterschiedlichsten Apparaturen der jeweiligen Anwendung.