CN105873351B - 一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置及调节方法，包括设置在壳体中的离子源，所述壳体内部中空且一端开口，在壳体中设置有伸缩调节装置，且伸缩调节装置完全封闭壳体的开口端，伸缩调节装置与离子源连接，且伸缩调节装置能够沿着壳体的轴线方向带动离子源在壳体中移动。该装置及方法结构牢固，能够对离子源的整体长度进行精确调节，调节范围大，并且离子源上的部件也容易拆卸更换，降低更换成本。

Description

一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置及调节方法

技术领域

本发明涉及一种部件易拆卸的产生离子的装置，具体涉及一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置及调节方法。

背景技术

目前，人们利用正电子衰变核素来标记生物活性物质，令它们参与人体代谢过程，并探测衰变产生的正电子与电子湮灭发出的光子，对发出这些光子的部位进行图像重建，显示病灶部位特征。回旋加速器是一种加速带电粒子的装置，它产生的带电粒子可以用来轰击靶核生产正电子衰变核素，其中离子源为加速器提供了初始的带电粒子束。其中潘宁离子源为医用回旋加速器提供负氢离子流，负氢离子源稳定可靠的运行关系到整个加速器的运行，引出束流的性能参数将直接影响到加速器的性能指标。目前的潘宁离子源有如下缺陷：它与引出极的相对位置调节精度较差、调节范围较小、控制难度大，不能够很好的与引出极精准对中，同时潘宁离子源的上下盖板、上下支撑座上的循环水管和氢气管均与后端法兰板通过焊接方式进行固定连接，当潘宁离子源上的某一部件损坏时，无法直接更换该部件，便需要重新加工整个离子源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有离子源的长度不能进行调节，控制难度大，不能够很好的与引出极精准对中，当离子源中的某一部件损坏时，无法直接更换该部件，便需要重新加工整个离子源，增大了成本，因此设计了一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置及调节方法，该装置及方法结构牢固，能够对离子源的整体长度进行精确调节，调节范围大，并且离子源上的部件也容易拆卸更换，降低更换成本。

本发明通过下述技术方案实现：

一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，包括设置在壳体中的离子源，所述壳体内部中空且一端开口，壳体中设置有伸缩调节装置，且伸缩调节装置完全封闭壳体的开口端，伸缩调节装置与离子源连接，且伸缩调节装置能够沿着壳体的轴线方向带动离子源在壳体中移动。现有离子源与引出极的相对位置调节精度较差、调节范围较小、控制难度大，不能够很好的与引出极精准对中，同时离子源的上下盖板、上下支撑座上的循环水管和氢气管均与后端法兰板通过焊接方式进行固定连接，当离子源上的某一部件损坏时，无法直接更换该部件，便需要重新加工整个离子源，而本方案则通过调节伸缩调节装置带动离子源在壳体中移动，使得离子源达到需要的位置，从而在高真空状态下高精度、大范围调节，并且离子源上的部件也容易拆卸更换，降低更换成本。

伸缩调节装置包括腔体法兰板、定位法兰板、波纹管、前端法兰板、后端法兰板、调节螺杆、挡板以及支撑座，且腔体法兰板安装在壳体的开口端且密封该开口端，在腔体法兰板远离壳体的端面内凹形成凹槽，定位法兰板设置在凹槽中，波纹管、前端法兰板、后端法兰板、挡板以及支撑座均设置在壳体的空腔中，前端法兰板和后端法兰板相互贴合固定，后端法兰板设置在前端法兰板和腔体法兰板之间，波纹管设置在后端法兰板和腔体法兰板之间，且波纹管的两端分别与后端法兰板和腔体法兰板无缝连接，支撑座、挡板和调节螺杆均设置在波纹管中，支撑座与后端法兰板固定，挡板与支撑座固定，调节螺杆穿过挡板、腔体法兰板和定位法兰板，且调节螺杆能够在挡板、腔体法兰板和定位法兰板中移动。波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件，波纹管的端头分别焊接在后端法兰板和腔体法兰板上形成整体结构，从而保证波纹管内部的密封性，在腔体法兰板和定位法兰板上设置有同轴的通孔，用于进气管和循环水管的穿过，同时定位法兰板上设置有螺纹孔，这是调节螺杆穿过的通道，利用螺纹的自锁功能实现调节时的锁定。利用转动调节螺杆来实现波纹管的伸缩，从而拉动离子源移动，改变离子源与壳体端口的距离，使得离子源达到需要的位置，上盖板、下盖板中任一部件损坏时，可直接拆卸，进行更换或者修补。

壳体中设置有相互对称的上盖板和下盖板，上盖板设置在下盖板的上方，离子源设置在上盖板和下盖板之间，上盖板和下盖板之间设置有上支撑座和下支撑座，上支撑座与上盖板连接，下支撑座与下盖板连接，上支撑座和下支撑座设置在离子源和腔体法兰板之间，且离子源同时安装在上支撑座和下支撑座上；上盖板和下盖板分别连接有用于水循环的循环水管，上支撑座和下支撑座分别连接有用于进气的进气管，进气管和循环水管穿透前端法兰板和后端法兰板后伸入到波纹管中再穿过腔体法兰板和定位法兰板后设置在壳体外部，且气管和水管能够在波纹管、腔体法兰板以及定位法兰板中移动。盖板和支撑座都是现有结构，现有上下盖板、上下支撑座上的循环水管和氢气管均与后端法兰板通过焊接方式进行固定连接，当离子源上的某一部件损坏时，无法直接更换该部件，便需要重新加工整个离子源。本方案则将通过螺钉对盖板和支撑座进行连接，使得其连接方式灵活，当离子源上的某一部件损坏时，拧松螺钉能够直接对其进行更换，而不需重新加工整个离子源，降低了成本。

前端法兰板和后端法兰板之间设置有密封机构一，且密封机构一能够完全封闭前端法兰板和后端法兰板的缝隙；前端法兰板的孔和后端法兰板的孔中均设置有密封机构二，且调节时进气管和循环水管通过对前端法兰板的孔和后端法兰板的孔的端面斜槽挤压密封机构二来密封真空；腔体法兰板与壳体之间设置有密封机构三，且密封机构三同时与腔体法兰板和壳体接触；密封机构一、密封机构二和密封机构三均优选为0型密封圈。密封机构是用于对部件进行密封，用于对端面进行密封或者实现真空度，O型密封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，在本方案中O型密封圈用于机械部件在静态条件下防止液体或气体介质的泄露，能够完全封闭前端法兰板和后端法兰板的缝隙，通过对前端法兰板的孔和后端法兰板的孔的端面斜槽挤压O型密封圈来密封真空环境。

一种在高真空状态下对离子源位置进行调节的方法，包括以下步骤：

（1）离子源前移调节：顺时针转动调节螺杆，使调节螺杆的前端向前移动，调节螺杆前移后与支撑座抵紧，拉动支撑座向着壳体开口方向移动，推动前端法兰板和后端法兰板也向着壳体开口方向移动，推动波纹管收紧，进气管和循环水管也进行相应方向的运动，拉动离子源也进行相应距离的移动，挡板抵住腔体法兰板时，为前移的最大距离；

（2）离子源后移调节：逆时针转动调节螺杆，使调节螺杆的前端向后移动，调节螺杆后移后与支撑座抵紧，推动支撑座向着壳体内部方向移动，推动前端法兰板和后端法兰板也向着壳体内部方向移动，推动波纹管伸长，进气管和循环水管也进行相应方向的运动，推动离子源也进行相应距离的移动，波纹管伸长到极限位置时，无法转动调节螺杆为后移的最大距离。

通过对离子源位置的调整，能够很好的与引出极精准对中，并且螺杆调节结构，能够进行毫米级调节，使得调节精度高，能够进行自锁，防止产生滑动，其调节的距离根据螺杆的长度以及波纹管的伸缩距离决定，调节范围更大。在进行拆卸时，将腔体法兰板从壳体端口取出，能够将铜管或者离子源处的其它部件拉出，各个部件是通过螺钉连接的方式，很方便进行拆卸和更换，降低维护成本。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：该装置及方法结构牢固，能够对离子源的整体长度进行精确调节，调节范围大，并且离子源上的部件也容易拆卸更换，降低更换成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-前端法兰板；2-后端法兰板；3-波纹管；4-腔体法兰板；5-定位法兰板；6-调节螺杆；7-雷莫连接器；8-密封机构一；9-密封机构二；10-支撑座；11-挡板；12-密封机构三；13-进气管；14-循环水管；15-上支撑座；16-上盖板；17-下支撑座；18-下盖板；19-夹子；20-壳体；21-真空区域；22-大气区域。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1所示，一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，包括设置在壳体20中的离子源，所述壳体20内部中空且一端开口，在壳体20中设置有伸缩调节装置，且伸缩调节装置完全封闭壳体20的开口端，伸缩调节装置与离子源连接，且伸缩调节装置能够沿着壳体20的轴线方向带动离子源在壳体20中移动。伸缩调节装置包括腔体法兰板4、定位法兰板5、波纹管3、前端法兰板1、后端法兰板2、调节螺杆6、挡板11以及支撑座10，且腔体法兰板4通过内六角螺钉固定在壳体20的开口端上且密封该开口端，通过腔体法兰板4对端口的密封，在壳体20中形成了真空区域21，腔体法兰板4远离壳体20的端面内凹形成凹槽，定位法兰板5设置在凹槽中并且通过内六角螺钉固定在腔体法兰板4上，波纹管3、前端法兰板1、后端法兰板2、挡板11以及支撑座10均设置在壳体20的空腔中，前端法兰板1与后端法兰板2通过内六角螺钉连接，并且通过0型密封圈实现端面密封，后端法兰板2设置在前端法兰板1和腔体法兰板4之间，波纹管3设置在后端法兰板2和腔体法兰板4之间，且波纹管3的两端分别与后端法兰板2和腔体法兰板4焊接为整体结构，波纹管3中形成大气区域22，挡板11通过内六角螺钉固定在支撑座10上，调节螺杆6与支撑座10进行滑动松动配合，循环水管14与上盖板16和下盖板18通过焊接方式固定在一起，进气管13与上支撑座15和下支撑座17通过焊接方式固定在一起，进气管13和循环水管14与腔体法兰板4和定位法兰板5的孔进行滑动紧密配合，前端法兰板1、后端法兰板2和进气管13以及循环水管14之间通过孔的端面斜槽挤压O型圈来密封真空，调节螺杆6与定位法兰板5进行滑动松动配合，调节螺杆6穿过挡板11、腔体法兰板4和定位法兰板5，且调节螺杆6能够在支撑座10、腔体法兰板4和定位法兰板5中移动，同时在前端法兰板1远离后端法兰板2的一端安装有雷莫连接器7，用于进行接线。离子源位于壳体20形成的真空区域21内，离子源的上下端外侧为对称的上盖板16和下盖板18，内侧为对称的上支撑座15和下支撑座17，上支撑座15和下支撑座17的外侧表面均有阴极槽，在阴极槽里面安装阴极，通过内陶瓷圆片、外陶瓷圆片、阴极接线柱、和阴极螺钉将阴极进行固定，上盖板16和下盖板18分别通过焊接方式连接两根用于水循环的铜质循环水管14，上盖板16和下盖板18支撑座通过焊接方式分别连接两根用于进气的铜质进气管13，上支撑座15和下支撑座17上的外陶瓷上分别连接一根用于通漆包线的铜管，一共8根铜管，上下对称分部4根，铜管后端与离子源伸缩调节装置上的前端法兰板1和后端法兰板2上相对应的孔进行紧密的间隙配合，并通过密封圈进行密封，进气管13和循环水管14穿透前端法兰板1和后端法兰板2后伸入到波纹管3中再穿过腔体法兰板4和定位法兰板5后设置在壳体20外部，且进气管13和循环水管14能够在波纹管3、腔体法兰板4以及定位法兰板5中移动。在同一高度的进气管13和循环水管14通过夹子19卡在一起，便于管路的平行布置。

调节螺杆6与腔体法兰板4通过螺纹连接，当需要向着壳体20开口方向移动离子源的位置时，通过顺时针转动调节螺杆6，使调节螺杆6的前端平缓向前移动，调节螺杆6前移一段距离才能与支撑座10抵紧，从而拉动支撑座10也向着壳体20开口方向移动，由于支撑座10与后端法兰板2连接在一起，以推动前端法兰板1和后端法兰板2也向着壳体20开口方向移动，推动波纹管3收紧，而进气管13和循环水管14与前端法兰板1和后端法兰板2通过密封圈密封后形成同步运动，则进气管13和循环水管14也进行相应的运动，从而拉动离子源也进行相应距离的移动，挡板11在移动过程中，为了防止调节螺杆6完全从壳体20中抽出，当移动达到极限位置，即挡板抵住腔体法兰板4时，为前移的最大距离，并且也能够承受10-4的真空度。

当需要向着壳体20内部方向移动离子源的位置时，通过逆时针转动调节螺杆6，使调节螺杆6的前端平缓向后移动，调节螺杆6后移一段距离才能与支撑座10抵紧，从而推动支撑座10也向着壳体20内部方向移动，由于支撑座10与后端法兰板2连接在一起，以推动前端法兰板1和后端法兰板2也向着壳体20内部方向移动，推动波纹管3伸长，而进气管13和循环水管14与前端法兰板1和后端法兰板2通过密封圈密封后形成同步运动，则进气管13和循环水管14也进行相应的运动，从而推动离子源也进行相应距离的移动，当波纹管3伸长到极限位置时，无法转动调节螺杆6为后移的最大距离，并且也能够承受10-4的真空度。

当离子源上的上支撑座15、下支撑座17。上盖板16、下盖板18中任一部件损坏时，从壳体20上取下定位法兰板5来移动离子源的位置，能够将整根铜管从壳体中取出，使得部件能够直接拆卸，进行更换或者修补，提高了效率和降低了成本。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，包括设置在壳体(20)中的离子源，所述壳体(20)内部中空且一端开口，其特征在于，在壳体(20)中设置有伸缩调节装置，且伸缩调节装置完全封闭壳体(20)的开口端，伸缩调节装置与离子源连接，且伸缩调节装置能够沿着壳体(20)的轴线方向带动离子源在壳体(20)中移动；所述伸缩调节装置包括腔体法兰板(4)、定位法兰板(5)、波纹管(3)、前端法兰板(1)、后端法兰板(2)、调节螺杆(6)、挡板(11)以及支撑座(10)，且腔体法兰板(4)安装在壳体(20)的开口端且密封该开口端，在腔体法兰板(4)远离壳体(20)的端面内凹形成凹槽，定位法兰板(5)设置在凹槽中，波纹管(3)、前端法兰板(1)、后端法兰板(2)、挡板(11)以及支撑座(10)均设置在壳体(20)的空腔中，前端法兰板(1)和后端法兰板(2)相互贴合固定，后端法兰板(2)设置在前端法兰板(1)和腔体法兰板(4)之间，波纹管(3)设置在后端法兰板(2)和腔体法兰板(4)之间，且波纹管(3)的两端分别与后端法兰板(2)和腔体法兰板(4)无缝连接，支撑座(10)、挡板(11)和调节螺杆(6)均设置在波纹管(3)中，支撑座(10)与后端法兰板(2)固定，挡板(11)与支撑座(10)固定，调节螺杆(6)穿过挡板(11)、腔体法兰板(4)和定位法兰板(5)，且调节螺杆(6)能够在挡板(11)、腔体法兰板(4)和定位法兰板(5)中移动。

2.根据权利要求1所述的一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，其特征在于，所述壳体(20)中设置有相互对称的上盖板(16)和下盖板(18)，上盖板(16)设置在下盖板(18)的上方，离子源设置在上盖板(16)和下盖板(18)之间，上盖板(16)和下盖板(18)之间设置有上支撑座(15)和下支撑座(17)，上支撑座(15)与上盖板(16)连接，下支撑座(17)与下盖板(18)连接，上支撑座(15)和下支撑座(17)设置在离子源和腔体法兰板(4)之间，且离子源同时安装在上支撑座(15)和下支撑座(17)上。

3.根据权利要求2所述的一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，其特征在于，所述上盖板(16)和下盖板(18)分别连接有用于水循环的循环水管(14)，上支撑座(15)和下支撑座(17)分别连接有用于进气的进气管(13)，进气管(13)和循环水管(14)穿透前端法兰板(1)和后端法兰板(2)后伸入到波纹管(3)中再穿过腔体法兰板(4)和定位法兰板(5)后设置在壳体(20)外部，且进气管(13)和循环水管(14)能够在波纹管(3)、腔体法兰板(4)以及定位法兰板(5)中移动。

4.根据权利要求3所述的一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，其特征在于，所述前端法兰板(1)和后端法兰板(2)之间设置有密封机构一(8)，且密封机构一(8)能够完全封闭前端法兰板(1)和后端法兰板(2)的缝隙。

5.根据权利要求4所述的一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，其特征在于，所述前端法兰板(1)的孔和后端法兰板(2)的孔中设置有密封机构二(9)，进气管(13)和循环水管(14)穿过密封机构二(9)，在调节时进气管(13)和循环水管(14)通过对前端法兰板(1)的孔和后端法兰板(2)的孔的端面斜槽挤压密封机构二(9)来密封真空。

6.根据权利要求5所述的一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，其特征在于，所述腔体法兰板(4)与壳体(20)之间设置有密封机构三(12)，且密封机构三(12)同时与腔体法兰板(4)和壳体(20)接触。

7.根据权利要求6所述的一种在高真空状态下可调节离子源位置的装置，其特征在于，所述密封机构一(8)、密封机构二(9)和密封机构三(12)均为O型密封圈。

8.根据权利要求3所述装置的一种在高真空状态下对离子源位置进行调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)离子源前移调节：顺时针转动调节螺杆(6)，使调节螺杆(6)的前端向前移动，调节螺杆(6)前移后与支撑座(10)抵紧，拉动支撑座(10)向着壳体(20)开口方向移动，推动前端法兰板(1)和后端法兰板(2)也向着壳体(20)开口方向移动，推动波纹管(3)收紧，进气管(13)和循环水管(14)也进行相应方向的运动，拉动离子源也进行相应距离的移动，挡板(11)抵住腔体法兰板(4)时，为前移的最大距离；

(2)离子源后移调节：逆时针转动调节螺杆(6)，使调节螺杆(6)的前端向后移动，调节螺杆(6)后移后与支撑座(10)抵紧，推动支撑座(10)向着壳体(20)内部方向移动，推动前端法兰板(1)和后端法兰板(2)也向着壳体(20)内部方向移动，推动波纹管(3)伸长，进气管(13)和循环水管(14)也进行相应方向的运动，推动离子源也进行相应距离的移动，波纹管(3)伸长到极限位置时，无法转动调节螺杆(6)为后移的最大距离。