[發明專利]一種高能、強流交變梯度回旋加速器

有效

• 申請號: 201811429063.3
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109362172B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 張天爵;李明;邊天劍;王川;安世忠;殷治國;王飛;魏素敏;紀彬
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00;H05H7/04
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 羅煥清

1.一種高能、強流交變梯度回旋加速器，其特征在于：包括強流回旋加速器注入引出結構、增加軸向聚焦力的沿加速器圓周方向布設的多個周期性高梯度產生扭擺軌道的磁鐵組件、沿加速器圓周方向磁鐵組件之間布設的多個長漂移節、實現連續束加速的大范圍變軌道磁鐵結構，大功率高穩定度高頻加速系統；所述大功率高穩定度高頻加速系統腔體布置在各個長漂移節內、與周期性高梯度產生扭擺軌道的磁鐵組件組成主回旋加速器結構；粒子由加速器內圈上某一漂移節內側的注入系統注入，經主回旋加速器加速，最后由加速器外圈上某一漂移節外側的引出系統將束流引出；所述磁鐵組件即為周期性高梯度產生扭擺軌道的磁鐵組件；

所述多個周期性高梯度產生扭擺軌道的磁鐵組件沿著加速器圓周方向間隔布設，每個周期性高梯度產生扭擺軌道的磁鐵組件包括兩個正向偏轉徑向聚焦磁鐵和一個反向偏轉軸向聚焦磁鐵、且反向偏轉軸向聚焦磁鐵位于兩個正向偏轉徑向聚焦磁鐵的中間；所述正向偏轉徑向聚焦磁鐵、反向偏轉軸向聚焦磁鐵為沿著垂直方向布設的磁極方向相反的磁鐵；

所述大范圍變軌道磁鐵結構，包括磁極結構、磁氣隙結構、勵磁線圈；所述磁極結構為開口朝向加速器圓心且磁極豎直方向布設的蹄形結構，且蹄形結構上下兩條邊為螺旋線，所述蹄形磁極結構沿加速器半徑方向的寬度為束流加速能量達到2GeV及以上時的半徑寬度；所述變軌道是指隨著束流的能量的不斷加大、束流所運行的軌道半徑也不斷加大，軌道半徑的變化稱之為變軌道。

2.根據權利要求1所述一種高能、強流交變梯度回旋加速器，其特征在于：所述多個長漂移節的每個長漂移節的周向長度包括1米及1米以上、分別位于沿加速器圓周方向布設的相鄰周期性高梯度產生扭擺軌道的磁鐵組件之間的無磁場空間中、所述每個長漂移節用于在長漂移節內沿加速器圓周方向布設2個及2個以上的高頻加速腔體。

3.根據權利要求1所述一種高能、強流交變梯度回旋加速器，其特征在于：所述磁氣隙結構包括蹄型磁極結構上下兩個磁極之間的空間高度，變高度磁氣隙結構即是隨著加速器半徑的加長，該蹄型磁極結構的上下兩條邊之間的距離或磁氣息結構的空間高度縮短；所述勵磁線圈為異型大尺寸高溫超導勵磁線圈，所述勵磁線圈分別纏繞在蹄型磁極上下兩個相對面的各自邊線周圍并進行勵磁，從而在所述隨半徑而變化的變高度磁氣隙結構中產生所設計的磁場。

4.根據權利要求1所述一種高能、強流交變梯度回旋加速器，其特征在于：所述大功率高穩定度高頻加速系統，由分別布設在沿加速器圓周方向相鄰磁鐵組件之間的每個長漂移節內的2個或2個以上的高頻腔體、以及分別與每個高頻腔體一一配套的低電平高頻控制器和功率放大傳輸系統組成，所述功率放大傳輸系統包括高頻機，傳輸線，耦合窗，所述低電平高頻控制器負責產生合適大小的低電平高頻信號，并用產生的低電平高頻信號去驅動所述高頻機；所述高頻機負責把低功率的高頻信號放大為高功率高頻電磁波，再通過傳輸線將其輸運到耦合窗；所述耦合窗負責把高頻功率從放大系統耦合到高頻腔；其特征在于：所述耦合窗為動態可調耦合窗，所述高頻腔為跑道型腔體結構；所述低電平高頻控制器的高頻信號包括三個可調參數：幅度，相位，頻率，其中高頻信號頻率為固定頻率，高頻信號控制包括高頻信號實時幅度控制、高頻信號實時相位控制。

5.根據權利要求1所述一種高能、強流交變梯度回旋加速器，其特征在于：布設在相鄰磁鐵之間的每個長漂移節內的2個或2個以上的高頻腔體的擺放位置相互成一定角度、用于滿足高圈能量增益的要求。

6.根據權利要求1所述一種高能、強流交變梯度回旋加速器，所述引出結構以加速器外圈為起點并與加速器外圈成一定角度向背離加速器圓心的方向引出束流，該引出結構路徑上布設有靜電偏轉板、四級聚焦透鏡、偏轉磁鐵，其特征在于：該引出結構布設在加速器外圈相鄰兩組周期性產生扭擺軌道的磁鐵組件之間的長漂移節中，并且引出路徑中還布設有切割磁鐵。