[發(fā)明專利]直線加速器和同步加速器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810705624.1
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108566721A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷學(xué)軍;杜衡;夏佳文;李鐘汕;李小妮;楊雅清;王科棟;孔啟宇;張翔;楊鵬;姚慶高
• 申請（專利權(quán)）人: 惠州離子科學(xué)研究中心;中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號: H05H7/08
• 分類號: H05H7/08;H05H7/22;H05H9/00;H05H13/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種直線加速器，包括：加速腔；磁鐵腔殼，位于所述加速腔內(nèi)部并與所述加速腔的內(nèi)壁連接；位于所述磁鐵腔殼內(nèi)部的供粒子束通過的芯管，和位于所述磁鐵腔殼內(nèi)部的串聯(lián)連接的至少三個四極磁鐵，用于對所述粒子束進行聚焦，所述至少三個四極磁鐵均包括中央通孔，所述芯管穿過所述中央通孔。一種同步加速器，其特征在于，所述同步加速器采用上述的直線加速器作為注入器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粒子加速器相關(guān)領(lǐng)域，具體地，涉及一種直線加速器和一種同步加速器。

背景技術(shù)

加速器是一種使帶電粒子增加動能的裝置，可用于原子核實驗、放射性醫(yī)學(xué)、放射性化學(xué)、放射性同位素的制造、非破壞性探傷等。目前的主流重離子質(zhì)子加速器共分為三類，分別是直線加速器，回旋加速器和同步加速器。直線加速器和回旋加速器適用于中低能的質(zhì)子和重離子，可用于中低能的材料輻照及離子植入等領(lǐng)域；同步加速器適用于較高能量的質(zhì)子和重離子，一般用作癌癥放療或中高能材料輻照領(lǐng)域。回旋加速器由于其本身結(jié)構(gòu)的限制，束流傳輸效率很低。直線加速器本身注入引出結(jié)構(gòu)簡單，傳輸效率接近100％，并且能夠加速流強非常強的束流。同步加速器由于其原理必須有一臺注入器，將束流從幾個keV/u加速到幾個MeV/u的能量，直線加速器可以作為同步加速器的注入器。

傳統(tǒng)的直線加速器中聚焦磁鐵一般放置在高頻加速腔之外，即使放置在加速腔內(nèi)部也是對單個磁鐵進行封裝。聚焦磁鐵放置在加速腔之外不利于整個直線加速器的緊湊化，且會使粒子束流縱向匹配難度加大，通常會犧牲一部分加速性能來實現(xiàn)束流的縱向匹配，這樣一來同樣能量的加速器會變得更加長，加速器占據(jù)的空間會更大，另外新增加的加速腔必須配備高頻功率源和電平控制系統(tǒng)，從而使整個加速器的建造成本會更大。而單個封裝的聚焦磁鐵放置在加速腔內(nèi)部不利于粒子束流在直線加速器中的橫向空間匹配。如果采用腔體內(nèi)置單獨封裝的聚焦磁鐵的話，需要在高頻加速腔內(nèi)部放置非常多的聚焦磁鐵才能夠滿足粒子束流橫向匹配的要求。插入的磁鐵會引起高頻加速腔電容負載急劇增大，在這種情況下，為了達到同樣的加速電場，對高頻加速腔饋入的功率就會增加十幾到幾十倍，會使加速器的建造成本急劇增大，另外高功率引起的發(fā)熱問題會使加速器的運行難度加大。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，有必要提出一種能夠使束流在高頻加速腔體內(nèi)部得到加速的同時實現(xiàn)橫向聚焦的新的加速器結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一個方面，提出了一種直線加速器，包括：

加速腔；

磁鐵腔殼，位于所述加速腔內(nèi)部并與所述加速腔的內(nèi)壁連接；

位于所述磁鐵腔殼內(nèi)部的供粒子束通過的芯管，和

位于所述磁鐵腔殼內(nèi)部的串聯(lián)連接的至少三個四極磁鐵，用于對所述粒子束進行聚焦，所述至少三個四極磁鐵均包括中央通孔，所述芯管穿過所述中央通孔。

在一些實施例中，所述至少三個四極磁鐵包括三個四極磁鐵，相鄰的所述磁鐵之間的極性相反。

在一些實施例中，所述磁鐵腔殼內(nèi)還配置有調(diào)節(jié)裝置和定位裝置，用于調(diào)節(jié)或鎖定所述只是三個磁鐵的位置。

在一些實施例中，每個磁鐵均配置有磁鐵線圈，所述磁鐵線圈被設(shè)置為外方內(nèi)圓的結(jié)構(gòu)。

在一些實施例中，所述磁鐵腔殼為雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)的兩層之間配置有用于流通冷卻水的水路。

在一些實施例中，所述直線加速器還包括支撐腔殼，所述支撐腔殼的一端與所述磁鐵腔殼連接，所述支撐腔殼的另一端與所述加速腔的內(nèi)壁連接。

在一些實施例中，其特征在于，所述支撐腔殼內(nèi)部包括水路和電路，所述支撐腔殼中的水路與所述磁鐵腔殼和磁鐵線圈中的水路連通，所述電路與所述磁鐵的磁鐵線圈連通。

在一些實施例中，所述支撐腔殼包括圓錐形部分和圓柱形部分，所述圓錐形部分與所述磁鐵腔殼連接，所述圓柱形部分與所述加速腔的內(nèi)壁連接。