[發(fā)明專利]單腔多束型漂移管離子加速裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510071094.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104703380B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧亮;張周禮;孫列鵬;徐顯波;趙紅衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(zé)任公司62102
• 代理人: 張真

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子加速設(shè)備技術(shù)領(lǐng)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(shù)

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(jié)構(gòu)。其加速原理是注入的帶電粒子經(jīng)過設(shè)計(jì)好的漂移管間隙時(shí)，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(jīng)過半個(gè)高頻周期，漂移管間隙的電場變?yōu)樨?fù)電場時(shí)，粒子正好進(jìn)入漂移管內(nèi)部，因?yàn)殡姶牌帘涡?yīng)，所以帶電粒子不會感受到負(fù)電場而被減速；同樣經(jīng)過下半個(gè)高頻周期進(jìn)入下一個(gè)漂移管間隙時(shí)，漂移管間隙中電場又變?yōu)檎妶觯虼藥щ娏Ｗ釉谡麄€(gè)結(jié)構(gòu)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(gè)束流通道徑，即只能加速單束離子，隨著人們對高流強(qiáng)束流應(yīng)用要求的增加，這種單束流通道徑加速結(jié)構(gòu)很難滿足要求，因?yàn)樵诹鲝?qiáng)較高時(shí)單束束流會呈現(xiàn)出很強(qiáng)的空間電荷效應(yīng)使得束流品質(zhì)變差甚至使離子丟失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)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(shí)能夠在相同條件下同時(shí)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(qiáng)得到翻倍但同時(shí)又能使每個(gè)單束束流的空間電荷效應(yīng)得到很好的控制，從而解決現(xiàn)有技術(shù)不能加速很高流強(qiáng)的束流的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置，其特點(diǎn)是包括腔體，所述的腔體兩端設(shè)置有端板，腔體內(nèi)上下對稱設(shè)置有兩個(gè)T型板，沿腔體內(nèi)中心線上依次順序設(shè)置有多段圓柱形漂移管，每個(gè)漂移管上設(shè)置有兩個(gè)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(shè)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(shè)置有切割型的調(diào)諧器。

所述的漂移管上的兩個(gè)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(shè)置并且孔徑尺寸相同。

所述的漂移管為圓柱形電極，當(dāng)腔體做連續(xù)波運(yùn)行或者做高占空比運(yùn)行時(shí)，由發(fā)熱計(jì)算運(yùn)行時(shí)因饋入功率而引起的熱變形能夠引起腔體頻率失諧時(shí)，漂移管內(nèi)部設(shè)置冷卻回路，冷卻回路為掏空水路再焊接密封設(shè)計(jì)，冷卻回路通過漂移管支撐桿及T型板和整個(gè)冷卻系統(tǒng)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(yùn)行時(shí)根據(jù)計(jì)算如果交互相位聚焦方式不能滿足束流聚束時(shí)，通過在漂移管內(nèi)部設(shè)置永久磁鐵的方式來對束流進(jìn)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(gè)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(nèi)，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(shè)備，其特點(diǎn)是包括在所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置前端設(shè)置的激光離子源，所述的激光離子源內(nèi)設(shè)置有高壓平臺，靶設(shè)置在高壓平臺內(nèi)，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(yīng)相連，所述的單腔多束型漂移管離子加速裝置后端依次設(shè)置有第一偏轉(zhuǎn)磁鐵、第二偏轉(zhuǎn)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(yīng)設(shè)置有屏蔽裝置，屏蔽裝置內(nèi)設(shè)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(tǒng)相連，質(zhì)子通過束流管道激發(fā)中子靶產(chǎn)生中子進(jìn)入。

所述的高壓平臺上還設(shè)置有絕緣高壓線，所述的治療輻射系統(tǒng)對應(yīng)人體和頭部腫瘤設(shè)置，治療輻射系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)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(yīng)與單腔多束型漂移管離子加速裝置的腔體內(nèi)的漂移管上的兩個(gè)束流通道對應(yīng)設(shè)置。

本發(fā)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(qiáng)，主要是用于強(qiáng)流低能離子束流的加速和強(qiáng)流加速器的注入器等應(yīng)用型加速裝置。通過在單個(gè)腔體內(nèi)同時(shí)加速兩個(gè)束流的方式來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)流加速,避免了離子在低能段因?yàn)榭臻g電荷效應(yīng)而大量損失。本發(fā)明為加速低能強(qiáng)流離子節(jié)省了大量空間和成本，而且更緊經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用。其具有高強(qiáng)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(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明圖1的左視結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明圖2中的C-C處剖視結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明在用于治療人頭部腫瘤的設(shè)備結(jié)構(gòu)原理示意圖。