[發明專利]一種高梯度返波型行波加速器及其快速能量調節方法

有效

• 申請號: 202011607590.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112888141B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 竇為平;何源;王志軍;黃燃;馬力禎;石健
• 申請（專利權）人: 蘭州科近泰基新技術有限責任公司
• 主分類號: H05H9/02
• 分類號: H05H9/02;H05H7/22;H05H7/04;A61N5/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

1.一種高梯度返波型行波加速器，其特征在于，其由一系列反行波加速單元(1)串聯而成，每一所述反行波加速單元(1)包括加速腔(11)、盤片(12)和反行波漂移管(13)；

其中，所述加速腔(11)為兩端開口的筒形結構，所述盤片(12)一體形成于所述加速腔(11)內部，且所述盤片(12)的中心開設有束流中心孔；所述反行波漂移管(13)沿軸向固定在所述盤片(12)的束流中心孔內，用于集中加速電場；在位于所述反行波漂移管(13)兩側的所述盤片(12)上對稱地開設有兩磁耦合孔(14)，用于使相鄰兩個所述反行波加速單元(1)的加速腔(11)以磁耦合的方式工作；

由此，一系列所述反行波加速單元(1)通過所述加速腔(11)依次串聯在一起形成高梯度返波型行波加速器，且相鄰兩個所述返波型行波加速器加速單元(1)的所述反行波漂移管(13)之間存在加速間隙；

還包括定時系統和低電平控制系統，所述定時系統用于控制束流和高頻功率的時序關系，所述低電平控制系統用于調節射頻功率大小和相位；

通過所述定時系統控制束流和各個所述高梯度返波型行波加速器之間的時間順序，同時通過所述低電平控制系統控制各個所述高梯度返波型行波加速器的功率值和相位關系，以在多個所述高梯度返波型行波加速器的出口實現數個特定能量的快速切換，切換時間為微秒級。

2.根據權利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，其由12-20個所述反行波加速單元(1)串聯而成，并在所述高梯度返波型行波加速器的前后兩端分別附加一功率饋入單元和一功率引出單元；

所述功率饋入單元主要由輸入波導和第一耦合器組成，其主要作用是通過所述第一耦合器將從射頻功率源輸出的射頻功率從所述輸入波導中耦合到所述高梯度返波型行波加速器中，以建立反行波場；

所述功率引出單元由輸出波導和第二耦合器組成，其主要作用是通過所述第二耦合器將所述高梯度返波型行波加速器內剩余的射頻功率耦合到所述輸出波導中，以保證所述高梯度返波型行波加速器內是純的反行波場。

3.根據權利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，所述加速腔(11)的一端具有環形定位凸臺，所述加速腔(11)的另一端具有與所述環形定位凸臺的環形定位槽，由此相鄰兩個所述返波型行波加速器加速單元(1)通過所述加速腔(11)上的環形定位凸臺和環形定位槽完成裝配。

4.根據權利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，相鄰兩個所述返波型行波加速器加速單元(1)上的磁耦合孔(14)呈90°交錯布置。

5.根據權利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，單個所述高梯度返波型行波加速器的能量增益步長可在2-10MeV范圍內按照預先優化值任意設置。