[發(fā)明專利]一種組合加速結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910238363.8
• 申請(qǐng)日: 2009-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN101720164A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智;陳佳洱;陸元榮;郭之虞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H9/00
• 分類號(hào): H05H9/00;H05H7/22
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 俞達(dá)成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種組合加速結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種組合射頻四極場加速器和 分離作用射頻四極場加速器的共振一腔結(jié)構(gòu)。屬于核科學(xué)及核技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

RFQ(射頻四極場，Radio?Frequency?Quadrupole，簡稱RFQ)加速器是強(qiáng)流 直線加速器低能端廣泛使用的關(guān)鍵部件。但隨著加速離子能量的提高，常規(guī) 的RFQ加速器的加速效率顯著降低。實(shí)驗(yàn)證明北京大學(xué)先前發(fā)明的分離作用 射頻四極場(Separated?Function?Radio?Frequency?Quadrupole，簡稱SFRFQ)在注 入器高能端的加速效率明顯高于常規(guī)的RFQ，但仍需以后者做注入器，請(qǐng)參 見中國專利98119331.5和200510012217.5。

為此就需要兩臺(tái)射頻功率源，還要在兩者之間加入電磁匹配元件，通過匹 配原件的途徑實(shí)現(xiàn)加速束流在兩者之間的過渡。這不僅增加了整個(gè)加速器的 造價(jià)和長度，而且往往由于束流橫向和縱向的匹配之間的失衡，導(dǎo)致整體束 流傳輸效率的嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種新的組合加速 結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出射頻四極場(RFQ)和分離作用射頻四 極場(SFRFQ)共振腔一體化加速器結(jié)構(gòu)，在一個(gè)諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)RFQ與SFRFQ 之間直接對(duì)接，既可減少射頻功率源器件，省去電磁匹配元件，縮短整體長 度，還可避免束流橫向和縱向的失配損失，從而實(shí)現(xiàn)加速效率的突破。

具體來說，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種組合加速結(jié)構(gòu)，包括射頻四極場部分和分離作用射頻四極場部分，其 特征在于所述射頻四級(jí)場和分離作用射頻四級(jí)場在同一諧振腔內(nèi)直接連接， 且中心軸線同軸。所述射頻四極場和分離作用射頻四極場部分優(yōu)選通過電容 耦合的方式在同一諧振腔內(nèi)諧振。

為了實(shí)現(xiàn)所述中軸線同軸，所述射頻四級(jí)場和分離作用射頻四級(jí)場可采用 相同的支撐方式，比如均通過一對(duì)中心對(duì)稱的支撐部件一和支撐部件二支撐， 所述支撐部件一和支撐部件二均包括一短臂和一長臂。

如圖1所示，經(jīng)過RFQ聚束的束團(tuán)，直接過渡到加速效率很高的SFRFQ 結(jié)構(gòu)中，省去了RFQ與后加速結(jié)構(gòu)之間的匹配和聚焦段，提高了整機(jī)的加速 效率，縮短了束線長度；另一方面拓寬了RFQ輸出能量的范圍，為后級(jí)加速 器比如IH-DTL、Alvarez等帶來設(shè)計(jì)上的方便。

模擬計(jì)算表明，RFQ與SFRFQ一體化組合加速腔可以在同一個(gè)諧振頻率 下運(yùn)行。此外，所述射頻四級(jí)場和分離作用射頻四級(jí)場的諧振頻率之間可不 完全相同，兩者之間相差10％以內(nèi)是可以接受的，所說的兩者之間相差10％ 以內(nèi)指的是RFQ的諧振頻率在SFRFQ的諧振頻率的90％～110％的范圍內(nèi)， 或SFRFQ的諧振頻率在RFQ的諧振頻率的90％～110％的范圍內(nèi)。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

本發(fā)明不僅可以省去另一套高功率發(fā)射機(jī)及相關(guān)的高頻控制系統(tǒng)，總的高 頻功率大大小于兩臺(tái)發(fā)射機(jī)的功率之和，還省去了大功率的電磁透鏡等匹配 元件，減少了加速器的整體尺寸和造價(jià)；更因避免了束流縱向與橫向匹配之 間的失衡而提高了束流總體輸運(yùn)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明組合加速結(jié)構(gòu)的示意圖，

其中：1-RFQ；2-SFRFQ；3-連接處；4-支撐部件一第一部分；5-支撐部 件一第二部分；6-支撐部件二第一部分；7-支撐部件二第二部分。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

按照如圖1所示的結(jié)構(gòu)將RFQ和SFRFQ組合在一起，并置于諧振腔內(nèi)。 同時(shí)將RFQ和SFRFQ的中軸線設(shè)置在同一條線上。

RFQ和SFRFQ采用相同的支撐方式，即RFQ和SFRFQ分別通過支撐部 件一和支撐部件二支撐，支撐部件一和支撐部件二相同。支撐部件一和支撐 部件二各自包括兩個(gè)中心對(duì)稱的部件，每個(gè)部件包括一短臂和一長臂，兩個(gè) 部件的四個(gè)臂各自用于固定四極場的一級(jí)。

RFQ和SFRFQ以及諧振腔的具體參數(shù)如下表1所示，其中RFQ和SFRFQ 的諧振頻率相同。

表1.