本發(fā)明涉及粒子直線加速器，尤其涉及一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、交叉指型漂移管直線加速器是常溫質(zhì)子和重離子加速器的重要組成部分。由于其相同頻率下尺寸更加緊湊及中低能下分路阻抗高等特點(diǎn)，使其成為3-10mev/u能區(qū)最熱門的常溫加速結(jié)構(gòu)。交叉指型漂移管直線加速器由圓柱諧振腔演化而來，在圓柱腔軸線上排列的一串漂移管分別通過上下交替的支撐桿交叉地固定在腔的兩個(gè)對邊的兩個(gè)大梁上，形成交叉指型(interdigital)的結(jié)構(gòu)。

2、根據(jù)聚焦結(jié)構(gòu)和動力學(xué)設(shè)計(jì)的不同，交叉指型漂移管直線加速器可以分為組合0相位加速結(jié)構(gòu)(konus，kom?binierte?null?grad?strukture)漂移管直線加速器和交變相位聚焦(apf，alternating?phase?focusing)漂移管直線加速器。其中，apf漂移管直線加速器主要是通過在各個(gè)加速間隙處交替地選擇正負(fù)同步相位來提供橫向聚焦和散焦功能，不需要增加橫向聚焦磁鐵，但是需要復(fù)雜的相位設(shè)計(jì)和控制，且間隙的電場能提供的橫向聚焦力比磁鐵能提供的橫向聚焦力弱，這就限制了apf漂移管直線加速器所允許的束流流強(qiáng)上限，因而對于強(qiáng)流離子束的加速來說，通常采用konus漂移管直線加速器結(jié)構(gòu)。konus加速器結(jié)構(gòu)從束流動力學(xué)上分為三個(gè)部分，分別為粒子束的縱向聚束、縱向加速和橫向聚焦，在不同的腔體區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不同的功能，在電漂移管組合區(qū)域?qū)崿F(xiàn)粒子束的縱向聚束和縱向加速，在磁漂移管內(nèi)實(shí)現(xiàn)束流的橫向聚束，每個(gè)磁鐵漂移管中通常需要有2-3組四極磁鐵。在低能加速結(jié)構(gòu)中，由于空間電荷效應(yīng)，通常每隔幾個(gè)電漂移管都需要增加一個(gè)磁漂移管進(jìn)行聚束。

3、目前，交叉指型漂移管直線加速器廣泛用于工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域，為了結(jié)構(gòu)更加緊湊并方便進(jìn)行低電平控制，通常將多組電漂移管和磁漂移管集成在同一個(gè)腔室內(nèi)，腔體需要同時(shí)提供高頻密封和真空密封，同時(shí)，腔體通常開有耦合器端口、調(diào)諧器端口等端口，真空密封需要將腔體的零部件焊接在一起并在腔體的各個(gè)端口焊接真空密封法蘭，焊接過程中的變形難以控制，而且腔體在抽真空后會由于外界大氣壓力而導(dǎo)致略微收縮，引起腔體頻率的變化和場分布的形變，而且真空檢漏的過程通常需要各端口法蘭多次反復(fù)拆裝，大大增加腔體變形的風(fēng)險(xiǎn)，而且任何一處無法解決真空泄露，都會導(dǎo)致整個(gè)腔體不可用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中腔體焊接過程中變形難以控制，引起腔體頻率和場分布的形變而增加腔體調(diào)諧難度的問題。

2、本發(fā)明提供一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，包括真空腔室和漂移管加速器；漂移管加速器包括設(shè)置于所述真空腔室內(nèi)的射頻腔體，所述射頻腔體開設(shè)有柵格孔，所述柵格孔連通所述射頻腔體內(nèi)部和所述真空腔室；所述射頻腔體包括中心漂移管組件、第一半腔側(cè)板和第二半腔側(cè)板，所述第一半腔側(cè)板和所述第二半腔側(cè)板機(jī)械連接于所述中心漂移管組件的兩側(cè)，所述第一半腔側(cè)板、所述中心漂移管組件和所述第二半腔側(cè)板圍成射頻腔室。

3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述第一半腔側(cè)板和所述中心漂移管組件之間和/或所述第二半腔側(cè)板和所述中心漂移管組件之間設(shè)置有高頻密封層。

4、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述漂移管加速器還包括耦合器，所述第一半腔側(cè)板設(shè)置有耦合器端口，所述耦合器包括同軸饋管連接的外功率接頭和內(nèi)功率接頭，所述外功率接頭連接于所述真空腔室并通過陶瓷窗實(shí)現(xiàn)真空隔離，所述內(nèi)功率接頭連接于所述耦合器端口，和/或，所述漂移管加速器還包括調(diào)諧器，所述第二半腔側(cè)板設(shè)置有調(diào)諧器端口；所述調(diào)諧器包括依次連接的調(diào)諧器本體、波紋管和調(diào)諧頭，所述調(diào)諧器本體設(shè)置于所述真空腔室外，所述波紋管設(shè)置于所述真空腔室外，并與所述真空腔體固定連接，所述調(diào)諧頭連接于所述調(diào)諧器端口并伸入到所述射頻腔體內(nèi)部。

5、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述外功率接頭通過同軸饋管連接于真空腔室，所述同軸饋管和所述真空腔室之間設(shè)置有第一密封件，和/或，所述波紋管和所述真空腔室之間設(shè)置有第二密封件。

6、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述第一半腔側(cè)板具有第一冷卻通道以及與所述第一冷卻通道連通的第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口和第一冷卻介質(zhì)出口，和/或，所述第二半腔側(cè)板具有第二冷卻通道以及與所述第二冷卻通道連通的第二冷卻介質(zhì)進(jìn)口和第二冷卻介質(zhì)出口。

7、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述中心漂移管組件包括漂移管安裝架，所述漂移管安裝架可拆卸連接于所述第一半腔側(cè)板和所述第二半腔側(cè)板之間，所述漂移管安裝架中部形成有漂移管安裝空間，所述漂移管安裝空間設(shè)置有中心漂移管部件，所述中心漂移管部件包括大梁和多個(gè)漂移管，所述大梁設(shè)置于所述漂移管安裝空間的壁面，所述漂移管通過支撐桿設(shè)置于所述大梁，多個(gè)漂移管同軸布置；所述中心漂移管組件為一體加工成型件。

8、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述漂移管安裝架、所述大梁設(shè)置有漂移管冷卻通道，所述漂移管安裝架設(shè)置有與所述漂移管冷卻通道連通的冷卻管道。

9、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述第一半腔側(cè)板和所述第二半腔側(cè)板均設(shè)置有沿束流方向均布的多個(gè)柵格孔，所述第一半腔側(cè)板的柵格孔和所述第二半腔側(cè)板的柵格孔呈中心對稱布置。

10、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，還包括可調(diào)支架，所述射頻腔體通過可調(diào)支架設(shè)置于所述真空腔室。

11、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，所述真空腔室設(shè)置有多個(gè)射頻腔體；多個(gè)所述射頻腔體沿束流方向并排布置，多個(gè)所述射頻腔體用于對束流持續(xù)加速，或者，相鄰兩個(gè)所述射頻腔體之間設(shè)置有四極鐵，所述四極鐵用來對束流進(jìn)行橫向聚焦。

12、本發(fā)明實(shí)施例提供的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，通過射頻腔體設(shè)置于真空腔室，以使射頻腔體被包含在一個(gè)用于提供真空密封環(huán)境的真空腔室內(nèi)，射頻腔體上開設(shè)有柵格孔，以保證射頻腔體內(nèi)部與真空腔室共真空，可知，本發(fā)明將高頻密封與真空密封分開進(jìn)行，射頻腔體進(jìn)行高頻密封，真空腔室進(jìn)行真空密封，位于高頻密封外部的真空密封，僅從高真空的密封需求出發(fā)而不用考慮真空腔室在焊接或裝配過程中的變形；位于真空腔室內(nèi)的射頻腔體只需考慮裝配的精度及高頻密封的性能，而不用考慮真空泄露的問題，并且真空腔室抽真空或檢漏過程中的重復(fù)拆裝檢修均不會影響到內(nèi)部的射頻腔體，避免了重復(fù)拆裝引起射頻腔體的變形、裝配和定位誤差，降低射頻腔體調(diào)諧難度。

技術(shù)特征：

1.一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述第一半腔側(cè)板和所述中心漂移管組件之間和/或所述第二半腔側(cè)板和所述中心漂移管組件之間設(shè)置有密封層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述漂移管加速器還包括耦合器，所述第一半腔側(cè)板設(shè)置有耦合器端口，所述耦合器包括同軸饋管連接的外功率接頭和內(nèi)功率接頭，所述外功率接頭連接于所述真空腔室，所述內(nèi)功率接頭連接于所述耦合器端口，和/或，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述外功率接頭通過同軸饋管連接于真空腔室，所述同軸饋管和所述真空腔室之間設(shè)置有第一密封件，和/或，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述第一半腔側(cè)板具有第一冷卻通道以及與所述第一冷卻通道連通的第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口和第一冷卻介質(zhì)出口，和/或，

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述中心漂移管組件包括漂移管安裝架，所述漂移管安裝架可拆卸連接于所述第一半腔側(cè)板和所述第二半腔側(cè)板之間，所述漂移管安裝架中部形成有漂移管安裝空間，所述漂移管安裝空間設(shè)置有中心漂移管部件，所述中心漂移管部件包括大梁和多個(gè)漂移管，所述大梁設(shè)置于所述漂移管安裝空間的壁面，所述漂移管通過支撐桿連接于所述大梁，多個(gè)漂移管同軸布置；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述漂移管安裝架、所述大梁設(shè)置有漂移管冷卻通道，所述漂移管安裝架設(shè)置有與所述漂移管冷卻通道連通的冷卻管道。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述第一半腔側(cè)板和所述第二半腔側(cè)板均設(shè)置有沿束流方向均布的多個(gè)柵格孔，所述第一半腔側(cè)板的柵格孔和所述第二半腔側(cè)板的柵格孔呈中心對稱布置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，還包括可調(diào)支架，所述射頻腔體通過可調(diào)支架設(shè)置于所述真空腔室。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，其特征在于，所述真空腔室設(shè)置有多個(gè)射頻腔體；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及粒子直線加速器技術(shù)領(lǐng)域，提供一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統(tǒng)，系統(tǒng)包括真空腔室和漂移管加速器，漂移管加速器包括設(shè)置于真空腔室內(nèi)的射頻腔體，射頻腔體開設(shè)有柵格孔，柵格孔連通射頻腔體內(nèi)部和真空腔室。本發(fā)明通過射頻腔體設(shè)于真空腔室，射頻腔體上開設(shè)有柵格孔，以保證射頻腔體內(nèi)部與真空腔室共真空，將高頻密封與真空密封分開進(jìn)行，位于高頻密封外部的真空密封，僅從高真空的密封需求出發(fā)而不用考慮真空腔室在焊接或裝配過程中的變形；位于真空腔室內(nèi)的射頻腔體只需考慮裝配的精度及高頻密封的性能，不用考慮真空泄露問題，并且真空腔室抽真空不會影響到射頻腔體，避免重復(fù)拆裝引起射頻腔體的變形及裝配和定位誤差。

技術(shù)研發(fā)人員：何源,黃玉璐,金曉鳳,竇為平,王志軍,張周禮,施龍波,黃貴榮,楊鋒,張斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院近代物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21