[發明專利]一種用于高能粒子加速器的旋轉剝離靶

有效

• 申請號: 202210046256.0
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114423140B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 牛海華;趙環昱;張斌;王鋒鋒;孫良亭
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H05H7/00
• 分類號: H05H7/00;H05H13/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 朱燕鷗

本發明涉及一種用于高能粒子加速器的旋轉剝離靶，包括：剝離膜靶盤組件，其用于安裝多個不同厚度的碳膜；旋轉驅動機構，其輸出端與所述剝離膜靶盤組件連接，用于驅動所述剝離膜靶盤組件旋轉運動，以切換不同厚度的所述碳膜與束流對齊；直線驅動機構，其輸出端與所述旋轉驅動機構和剝離膜靶組件連接，用于驅動所述剝離膜靶盤組件于真空室內做直線運動，以使剝離膜靶盤組件上的碳膜與束流對齊；法蘭連接組件，其用于將所述剝離膜靶盤組件密封連接在所述真空室內。所述用于高能粒子加速器的旋轉剝離靶具有結構緊湊、傳動平穩、重復定位精度高、可安裝不同厚度的膜片以滿足不同種類粒子束的要求等優點，能夠在保證真空工作環境的情況下更換碳膜。

技術領域

本發明涉及核能技術中粒子加速器的剝離靶技術領域，具體涉及一種用于高能粒子加速器的旋轉剝離靶。

背景技術

剝離靶是高能質子加速器和重離子加速器的關鍵部件之一，在粒子加速器中，離子源通常只能產生部分離化的離子，為了提高加速效率，在將離子加速到一定能量后，需要利用剝離靶將離子繼續剝離至更高電荷態，以使離子在相同的加速梯度下獲得更高的能量。

剝離靶的主要難點是由于剝離膜長期受束流的轟擊，膜片因受熱及輻照等形成損傷從而導致膜片變薄甚至破裂，因此膜片壽命有限，特別是隨著目前高功率加速器的發展，剝離膜壽命面臨更大的挑戰。為了保證加速器的運行效率，需要剝離靶系統能夠在線更換膜片，同時不能影響粒子加速器的真空環境。

目前，國內外的剝離靶換膜系統主要有盤式、鏈式、帶式和機械手式等。然而，盤式剝離靶中剝離膜為整體式，局部受損影響整體性能并且難以同時具備不同厚度的膜片以滿足不同種類粒子束的需求；鏈式剝離靶定位精度低、傳動不夠平穩；帶式以及機械手式結構復雜、控制系統要求高、設備成本高。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種用于高能粒子加速器的旋轉剝離靶，其結構緊湊、傳動平穩、重復定位精度高、可安裝不同厚度的膜片以滿足不同種類粒子束的要求、控制方案易實現、設備成本低。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種用于高能粒子加速器的旋轉剝離靶，包括：

剝離膜靶盤組件，其用于安裝多個不同厚度的碳膜；

旋轉驅動機構，其輸出端與所述剝離膜靶盤組件連接，用于驅動所述剝離膜靶盤組件旋轉運動，以切換不同厚度的所述碳膜與束流對齊；

直線驅動機構，其輸出端與所述旋轉驅動機構和剝離膜靶組件連接，用于驅動所述剝離膜靶盤組件于真空室內做直線運動，以使剝離膜靶盤組件上的碳膜與束流對齊；

法蘭連接組件，其用于將所述剝離膜靶盤組件密封連接在所述真空室內。

進一步地，所述剝離膜靶盤組件包括靶盤座和碳膜固定框，所述靶盤座呈圓盤型，所述靶盤座上沿著圓周方向設有若干等分扇環孔，所述扇環孔內安裝碳膜固定框，所述碳膜固定框內用于安裝碳膜。

進一步地，還包括：

靶盤支撐組件，其用于支撐所述剝離膜靶盤組件以及連接所述剝離膜把盤組件與軸承套組件；

軸承套組件，其前端穿過所述法蘭連接組件，且通過所述靶盤支撐組件與剝離膜靶盤組件連接，用于帶動所述剝離膜靶盤組件沿直線運動，所述旋轉驅動機構的傳動軸穿過所述軸承套組件與所述靶盤座傳動連接，用于驅動所述靶盤座轉動；

導向套，所述導向套固定安裝在所述法蘭連接組件內，所述軸承套組件穿過所述導向套與所述靶盤支撐組件連接，且沿所述導向套進行滑動；

真空波紋管組件，其套設在所述軸承套組件的外側，且一端與所述法蘭連接組件密封連接，另一端與所述旋轉驅動機構密封連接，所述直線驅動機構的輸出端與所述波紋管的另一端或者旋轉驅動機構連接。