虽然宇宙射线和放射性元素射出的？琢粒子、β粒子和？酌射线，都能用来研究原子核，然而加速器是实验室中唯一可以随意控制的各种大量高能粒子和射线的来源。因此，加速器成为研究核物理不可或缺的工具。要在国内开展核物理实验研究，起初至少要有一台加速器。当时美国的静电加速器已经有工业产品，订购一台完整的2兆电子伏的静电加速器要40万美金以上，显然萨本栋筹到的资金不可能购买任何完整的设备。给赵忠尧的资金是“准备用于购买核物理器材的五万美金和以后托管购买其他学科器材的经费七万美金”。他个人的生活费用实报实销，实际上没有薪给。由于经费紧张，他在吃住方面尽量节省，每年开支两千美金，远远低于当时公派出国人员每年一万美金的生活水平。此外，他手上只有回国的航空旅费和头三个月出差费的节余而已。在当时的情况下，经济上的制约是决定性的因素。赵忠尧与友人多次商讨后，认为唯一可行的办法只能是，自行设计一台静电加速器，购买国内难于制造的部件，然后运回国内自行组装。这样不仅可以达到目的，还可以节省一部分资金，用于购买其他的核物理器材。随后，中央研究院也同意了赵忠尧的计划。但是，这是条极为费时费力的路。为此赵忠尧放弃了核物理实验研究，钻研工程技术上的问题，专注于静电加速器的研制。当时有些人笑他是“傻瓜”，放着出国后搞研究的大好机会不用，却把时间用在不出成果的事上。也有些人劝他：“加速器不是你的本行，干什么白白地耗费自己的时间精力呢？”然而，他深信建造加速器对于中国发展自己的核物理研究有着决定性的意义，不管别人怎么说他都不为所动。叶铭汉后来回忆说：“赵老师认为，一个人在国外做出成绩，对于提高中华民族的科学文化水平，对于国家的富强，作用不大。只有在国内建立核科学的实验基地，才能在国内开展研究工作，培养人才。为此，他认为个人做出牺牲是值得的。”
静电加速器的设计完成之后，在加工方面又遇到很多困难。为了寻觅厂家定制加速器部件，1947年冬赵忠尧重返麻省理工学院，到该校的宇宙线研究室工作。该研究室主任罗西（B.Rossi）是意大利人，待人十分和气，欢迎他来工作。当时他联系定做加速器的各种部件，需要四处打听情况，麻省理工学院附近有很多朋友可以帮忙。加速器上的机械设备，都是特种型号，每种用量不大，加工精度要求又高，好的工厂很忙，不愿接受这种吃力不讨好的小交易，而小厂的加工水平又不够。他为此奔走多日，有时一天要跑十几个地方。最后，他联系到波士顿一个制造飞机零件的加工厂，要价比较合理，加速器的运转部分、绝缘柱和电极就在该厂制造。此外，他还定做了各种器材。例如，加速管的绝缘圈是派莱克斯（Pyrex）玻璃圈，当时国内还不生产，他就在那里定了货，准备回国后自己研制加速管用。为此，他又学习了粘接加速管的技术。与此同时，他还替中央大学定制了一台50cm多板云雾室，并且购买了与之配套的照相设备。加上核物理实验及电子学器材，都是用那点儿有限的资金购置的。在此期间，他曾在几个加速器、宇宙线实验室义务工作，从中获得了学习与咨询的方便。他组装了那台50cm多板云雾室，并且作了宇宙线实验。他的义务劳动还换得了一批代制的电子学仪器和其他零星器材，节约了购置设备的开支。例如，宇宙线研究室主任罗西专门派一位无线电技师为他焊接制造了八套供核物理实验用的电子线路。1948年冬，赵忠尧完成了采购任务。为了设计加速器和定制某些部件，采购核物理实验各种器材，他前后整整花了两年时间。
赵忠尧原定在结束采购任务后立即动身回国。此时国民党政府已经非常危急，国内的战局急剧变化，所以他决定暂缓动身，等局势稳定以后，回国参加和平建设。而且，他感到自己缺少在加速器上作实验的经验，决定在美国再多呆些时间，多学一些必要的实验技术。加州理工学院有两台中等大小的静电加速器，具备研究核反应所需的重粒子和β谱仪，正适合于他借鉴学习的需要。1949年春，他到该校的开洛辐射实验室工作，实验室主任劳瑞岑（Louriesen）原籍丹麦，待他相当诚恳。赵忠尧参加了在静电加速器上进行的核反应实验，完成了三篇论文：《氘轰击铍所产生的高能？酌射线》、《质子轰击氟所产生的低能？琢粒子》和《质子轰击氟所产生的？琢粒子和？酌射线的角分布》。这三篇论文都发表在《物理学评论》（Physical Review）杂志上，它们所研究的问题都是当时核反应研究的前沿。与此同时，赵忠尧开始做回国的准备工作，将采购的器材托运回国。他最初联系了一家与国民党有关的轮船公司，货已经存到了该公司租用的库房中。后来他担心这样有可能运不回大陆，又设法将货取出来，重新联系了一家美国的运输公司。然而，联邦调查局已经盯上了这批仪器设备，没有通知他就到仓库开箱检查，并且派人到加州理工学院去调查。幸好杜曼（Dumand）教授为人正直，说这些东西都是一般的器材，与制造原子弹毫无关系。但是，联邦调查局仍然扣去了部分器材。其中有四套供核物理实验用的电子线路，是罗西主任专门派人为他焊接制造的，让他感到特别可惜。中华人民共和国成立后，在中美两国开始对立之前，到1950年初中美之间仍然是通航的。他定制的这批器材装了大小三十多箱，利用这段通航的间隙期装船起运。被扣下的部分器材后来没有检查出任何问题，联邦调查局又把它们运回加州理工学院。中美恢复通信后，加州理工学院的朋友给他来信说，器材由他们暂时代为保管，中美建交后就寄给他。多年后赵忠尧在回忆中写道：“回想定制器材的前前后后，若没有这些国外同行的帮助和支援，这件事是很难办成的。”
致谢：本文的写作得到了叶铭汉院士的鼓励和支持，叶先生对本文初稿作了审阅和修改。中国科协《叶铭汉院士学术成长资料采集工程》课题提供了资助。特此致谢！