[發明專利]單腔多束型漂移管離子加速裝置

有效

• 申請號: 201510071094.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104703380B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 盧亮;張周禮;孫列鵬;徐顯波;趙紅衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H05H7/22
• 分類號: H05H7/22
• 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

本發明涉及一種離子加速設備技術領域，尤其是涉及一種單腔多束型漂移管離子加速裝置。

背景技術

漂移管型直線加速器(DTL)從1932年誕生起，就成為目前最主流的常溫加速器結構。其加速原理是注入的帶電粒子經過設計好的漂移管間隙時，漂移管間隙正好是正的電場，因此帶電粒子能在場方向上被加速；經過半個高頻周期，漂移管間隙的電場變為負電場時，粒子正好進入漂移管內部，因為電磁屏蔽效應，所以帶電粒子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漂移管間隙時，漂移管間隙中電場又變為正電場，因此帶電粒子在整個結構中呈加速趨勢。

截至目前，人們建造的所有漂移管型直線加速器都只有一個束流通道徑，即只能加速單束離子，隨著人們對高流強束流應用要求的增加，這種單束流通道徑加速結構很難滿足要求，因為在流強較高時單束束流會呈現出很強的空間電荷效應使得束流品質變差甚至使離子丟失。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足提供一種單腔多束型漂移管離子加速裝置。其在工作時能夠在相同條件下同時加速來自于前端注入器的兩束束流，這樣使得其輸出的總束流流強得到翻倍但同時又能使每個單束束流的空間電荷效應得到很好的控制，從而解決現有技術不能加速很高流強的束流的問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置，其特點是包括腔體，所述的腔體兩端設置有端板，腔體內上下對稱設置有兩個T型板，沿腔體內中心線上依次順序設置有多段圓柱形漂移管，每個漂移管上設置有兩個束流通道，所述的漂移管通過漂移管支撐桿固定在T型板上，相鄰的漂移管之間設置有加速間隙并交替安裝 在上下對稱的T型板，所述的T型板兩端設置有切割型的調諧器。

所述的漂移管上的兩個束流通道包括第一束流通道和第二束流通道，第一束流通道和第二束流通道沿腔體的中心軸線對稱設置并且孔徑尺寸相同。

所述的漂移管為圓柱形電極，當腔體做連續波運行或者做高占空比運行時，由發熱計算運行時因饋入功率而引起的熱變形能夠引起腔體頻率失諧時，漂移管內部設置冷卻回路，冷卻回路為掏空水路再焊接密封設計，冷卻回路通過漂移管支撐桿及T型板和整個冷卻系統連為一體。

所述的漂移管段的束流聚焦方式為交互相位聚束方式，運行時根據計算如果交互相位聚焦方式不能滿足束流聚束時，通過在漂移管內部設置永久磁鐵的方式來對束流進行聚束。

所述的腔體為真空腔筒，其真空度為10^-4-10^-7Pa。

所述的兩個T型板通過焊接方式或螺釘固定方式對稱地安裝在腔體內，所述的漂移管支撐桿通過焊接方式或螺釘固定方式安裝在T型板上。

所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置用于治療人頭部腫瘤的設備，其特點是包括在所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置前端設置的激光離子源，所述的激光離子源內設置有高壓平臺，靶設置在高壓平臺內，高壓平臺通過第一束流引出通道和第二束流引出通道與單腔多束型漂移管離子加速裝置對應相連，所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置后端依次設置有第一偏轉磁鐵、第二偏轉磁鐵和聚束磁鐵，聚束磁鐵后端接束流管道，束流管道后端對應設置有屏蔽裝置，屏蔽裝置內設置有依次相連的電磁泵、熱交換器和中子靶，電磁泵和熱交換器與控制系統相連，質子通過束流管道激發中子靶產生中子進入。

所述的高壓平臺上還設置有絕緣高壓線，所述的治療輻射系統對應人體和頭部腫瘤設置，治療輻射系統內還設置有劑量測量裝置。

所述的第一束流引出通道和第二束流引出通道對應與單腔多束型漂移管離子加速裝置的腔體內的漂移管上的兩個束流通道對應設置。

本發明的有益效果是：所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置，其極大的提高了漂移管型直線加速器的束流流強，主要是用于強流低能離子束流的加速和強流加速器的注入器等應用型加速裝置。通過在單個腔體內同時加速兩個束流的方式來實現強流加速,避免了離子在低能段因為空間電荷效應而大量損失。本發明為加速低能強流離子節省了大量空間和成本，而且更緊經濟、更實用。其具有高強流加速能力、傳輸效率高、加速梯度高、加速電力效率好的特征。

附圖說明：

圖1為根據本發明結構原理示意圖；

圖2為根據本發明圖1的左視結構原理示意圖；

圖3為根據本發明圖2中的C-C處剖視結構原理示意圖；

圖4為根據本發明在用于治療人頭部腫瘤的設備結構原理示意圖。