[實用新型]高頻電聚焦高梯度離子加速裝置

有效

• 申請號: 201320375926.X
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN203387768U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 王志軍;何源;袁辰彰
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H05H15/00
• 分類號: H05H15/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張真

技術領域

本實用新型涉及一種離子加速裝置，屬于核能技術領域。

背景技術

漂移管型加速器是上世紀二三十年代發展起來的，是粒子加速器中常用的加速結構。其主要的加速原理是帶電粒子經過加速間隙，感受到加速電場；經過半個高頻周期，電場變為負電場，此時粒子進入漂移管內部，所以不會感受到負電場而被減速；同樣經過下半個高頻周期進入下一個加速間隙的時候，加速間隙中電場變為正電場，從而帶電粒子在整個結構中是加速的。

在漂移管加速結構中，帶電粒子由于受到空間電荷效應和高頻散焦作用，橫向包絡會越來越大，從而導致束流的損失，所以需要利用外部的聚焦原件進行橫向的聚束來保證束流的穩定傳輸。

現有技術有一種分離作用的DTL，如圖1所示，該結構主要是利用獨立的漂移管加速腔體和外部的四極透鏡進行橫向聚束。

該加速結構的主要問題在于：

1.外部的四極透鏡機械長度長，導致束流的縱向品質很差，不適合高流強的離子束流加速。

2.靜電四極透鏡需要匹配的電源，造價比較高。

3.元件較多，穩定性比較差。

還有一種現有技術是德國GSI的IH型加速結構，該結構主要是利用一系列的漂移管進行束流的縱向加速和聚焦。然后在腔體內利用非常緊湊的靜磁四極透鏡進行橫向的聚束。該加速結構是由一系列的工作在負相位的加速漂移管和靜磁四極透鏡組成。該加速結構的主要問題在于：

1.加速間隙工作在負相位來保證束流的穩定，所以加速效率較低。

2.需要額外的靜磁四極透鏡進行橫向聚束，會大大降低腔體的結構因子，導致腔體的功耗增加，使得腔體在連續波工作模式下很難。

3.靜電四極透鏡需要匹配的電源。

4.腔體的加工技術難度大，尤其四極透鏡在腔體內的安裝準直比較困難。

發明內容

本實用新型的目的在于避免現有技術的不足提供一種高頻電聚焦高梯度離子加速裝置。以解決低能高流強的離子束流的加速，避免了現有技術加速效率低、高流強離子束流加速品質差、元件多而造成的造價昂貴，穩定性差等問題。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案為：一種高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，其主要特點在于包括有在真空腔筒內設有互為垂直的四個T形板，多個漂移管通過漂移管支撐桿分別固連于兩個T形板之間；多個漂移管與真空腔筒在同一個中心線上；垂直高頻電四極透鏡相向設于漂移管之間，并固連于兩個垂直的T形板之間；水平高頻電四極透鏡相向設于漂移管之間，并固連于兩個水平的T形板之間。

所述的高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，真空腔筒的真空度為10^-4-10^-7Pa。

所述的高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，所述的垂直高頻電四極透鏡與所述的水平高頻電四極透鏡成90度設置；所述的垂直高頻電四極透鏡與所述的水平高頻電四極透鏡設于真空腔筒中，位于所述的多個漂移管之間。

所述的高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，所述的相鄰兩個漂移管的漂移管支撐桿互為垂直設置。

所述的高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，所述的垂直高頻電四極透鏡為中部凸起的馬鞍形，兩凸起之間的最小孔徑為1.5-4cm，所述的垂直高頻電四極透鏡長度為2cm～30cm；水平高頻電四極透鏡為凹下的馬鞍形，兩凹下之間的最大孔徑為2-6cm，所述的水平高頻電四極透鏡長度為2cm～30cm。

所述的高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，所述的漂移管的長度為1-10cm；內徑為1.5cm～5cm，相鄰兩個漂移管之間的加速間隙距離為1-5cm。

所述的高頻電聚焦高梯度離子加速裝置，所述的垂直高頻電四極透鏡和所述的水平高頻電四極透鏡與相鄰的漂移管之間的距離為1-5cm。

所述的垂直高頻電四極透鏡和所述的水平高頻電四極透鏡的材料為金屬銅或者不銹鋼鍍銅。

本實用新型的有益效果是在強流離子束流的加速中，由于結構更加緊湊，使得束流品質更加優良；本結構將加速功能，橫縱向聚焦功能結合在同一個高頻結構中，腔體分路阻抗高，高頻功耗大大的降低；利用零相位進行加速，加速效率更高，可以有效的降低腔體的長度，提高有效加速梯度。本實用新型主要是用于強流低能離子束流的加速，可用于強流加速器的注入器、工業加速器、治療裝置注入器等應用型加速裝置。

附圖說明

圖1為現有技術有分離作用的離子加速主視圖；

圖2為本實用新型主視示意圖；

圖3為圖1的A-A剖面圖；

圖4為圖1的B-B剖面圖；