CN107347227A - 一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构 - Google Patents

一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，包括活塞型磁铁本体、装在铁轭盖板上的法兰盘、以及连接法兰盘和活塞型磁铁本体的螺纹杆；所述活塞型磁铁本体为圆柱形结构，中心开有两个对称孔；所述螺纹杆与所述法兰盘通过螺母连接。本发明可以提供中心区合适的bump场，增强粒子的轴向聚焦，降低束流损失率，并且可以在调试运行过程中根据实际的束流效果对活塞型磁铁进行微调，增加调试运行的灵活性，降低了磁铁加工安装误差对磁场的影响。

Description

一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构
技术领域
本发明属于回旋加速器领域，具体涉及一种超导等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构。
背景技术
等时性回旋加速器中，粒子的轴向聚焦靠磁场调变度和螺旋角提供。在中心区，调变度和螺旋角很弱，不足以提供足够的轴向聚焦，需要靠电场和凸包形磁场(bump磁场)提供的聚焦补偿。bump磁场可以通过一些特殊的磁铁结构构造。但是在实际使用的过程中，由于磁铁加工安装的误差，导致实际磁场不可避免出现偏差，很难达到达到理想的bump场工作状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，可以在中心区构造出合适的bump场，增强粒子的轴向聚焦，并且可以根据实际的束流效果对活塞磁铁进行微调，增加了机器调试的灵活性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，包括活塞型磁铁本体、装在铁轭盖板上的法兰盘、以及连接法兰盘和活塞型磁铁本体的螺纹杆；所述活塞型磁铁本体为圆柱形结构，中心开有两个对称孔；所述螺纹杆与所述法兰盘通过螺母连接。
两个所述对称孔中心距毫米，对称孔半径为17.5毫米；两个所述对称孔呈一“8”字形对称孔。
所述对称孔两侧安装两根螺纹杆，两根螺纹杆将活塞型磁铁本体和法兰盘连接起来，法兰盘固定在铁轭盖板上。
所述铁扼盖板中部为通孔设置，法兰盘与铁扼盖板通过螺钉连接；所述螺纹杆下端与活塞型磁铁本体固定，上端和法兰盘通过螺母连接。
所述法兰盘挂在磁轭上并可左右旋转。
通过旋转螺纹杆上端的螺母调整活塞型磁铁本体距中平面的高度。
所述活塞型磁铁本体上方增加垫片，改变活塞型磁铁本体厚度。
在回旋加速器主磁铁半径0-37毫米范围内设置厚度28毫米的圆柱形的活塞磁铁本体；所述活塞型磁铁本体在37毫米处与主磁铁的螺旋形磁极连接。
本发明的有益效果：本发明可以提供合适的bump场补偿粒子的轴向聚焦，降低粒子在中心区的损失率，而且可以在加速器调试运行过程中对磁场进行微调，增加调试的灵活性，降低了对磁铁加工安装的误差对磁场和束流的影响。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明三维结构示意图；
图2是图1中沿A-A向的剖视图；
图3是图1中沿B-B向的剖视图；
图4是活塞型磁铁和螺旋形磁极连接的示意图；
图中标号：1-活塞型磁铁本体；2-螺纹杆；3-法兰盘；4-螺母；5-铁轭盖板；6-螺旋磁极。
具体实施方式
一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，如图1-3所示，包括活塞型磁铁本体1、装在铁轭盖板5上的法兰盘3、以及连接法兰盘3和活塞型磁铁本体1的螺纹杆2；
活塞型磁铁本体1为圆柱形结构，中心开有两个对称孔，对称孔中心距18毫米，对称孔半径为17.5毫米；
在对称孔两侧安装两根螺纹杆2，两根螺纹杆2将活塞型磁铁本体1和法兰盘3连接起来，法兰盘3固定在铁轭盖板5上；
具体地，铁扼盖板5中部为通孔设置，法兰盘3与铁扼盖板5螺钉连接；螺纹杆2下端与活塞型磁铁本体1固定，上端和法兰盘3通过螺母4连接；法兰盘3挂在磁轭上可以左右旋转；
通过旋转螺纹杆2上端的螺母4可以调整活塞型磁铁本体距中平面的高度，从而形成类似活塞式可上下移动的结构；
通过在活塞型磁铁本体1上开设一“8”字形对称孔，降低中心的磁场强度，从而形成一个随半径先增强后减弱的凸包形磁场，补偿粒子的轴向聚焦，由于“8”字形孔是关于中心对称的，消除了磁场一次谐波对束流的影响，同时也为离子源的安装提供了空间；
活塞型磁铁本体1连接在螺旋形磁极末端，但不固定，可以沿磁极末端的槽上下滑动；为了使活塞型磁铁本体不卡在槽内，槽的半径可以比活塞型磁铁本体的半径稍大一点；
通过旋转连接螺纹杆2和法兰盘3的螺栓4可以带动活塞型磁铁本体上下移动，通过在活塞型磁铁本体上方增加垫片可以改变活塞型磁铁本体厚度，法兰盘3也可以带动活塞型磁铁本体1左右旋转，从而实现对活塞型磁铁本体的微调。
在回旋加速器主磁铁半径0-37毫米范围设置厚度28毫米的圆柱形的活塞磁铁本体；如图4，活塞型磁铁本体在37毫米处与主磁铁的螺旋形磁极6连接；
实例：
以一台引出质子能量为200MeV的超导等时性回旋加速器为例进一步说明具体实施方式。
首先在中心区设置一个圆柱形的活塞型磁铁本体，在圆柱形磁铁中心开不同的孔，用有限元软件计算不同开孔大小和位置，以及圆柱形磁铁本身的外径、厚度、距中平面距离等参数对磁场的影响；经过一系列优化后，确保能够产生200Gs左右的bump场。
确定活塞型磁铁本体的主要参数后，微调活塞型磁铁本体的厚度和距中平面的距离，通过束流动力学计算找到合适的厚度和距中平面距离，使得粒子不滑相，且能够满足较好的轴向聚焦。
最后，根据上面得到的活塞型磁铁本体的位置和形状，设计合适的螺纹杆和法兰盘固定。
本发明可以提供中心区合适的bump场，增强粒子的轴向聚焦，降低束流损失率，并且可以在调试运行过程中根据实际的束流效果对活塞型磁铁进行微调，增加调试运行的灵活性，降低了磁铁加工安装误差对磁场的影响。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，包括活塞型磁铁本体(1)、装在铁轭盖板(5)上的法兰盘(3)、以及连接法兰盘(3)和活塞型磁铁本体(1)的螺纹杆(2)；
所述活塞型磁铁本体(1)为圆柱形结构，中心开有两个对称孔；
所述螺纹杆(2)与所述法兰盘(3)通过螺母(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，两个所述对称孔中心距18毫米，对称孔半径为17.5毫米；两个所述对称孔呈一“8”字形对称孔。
3.根据权利要求2所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，所述对称孔两侧安装两根螺纹杆(2)，两根螺纹杆(2)将活塞型磁铁本体(1)和法兰盘(3)连接起来，法兰盘(3)固定在铁轭盖板(5)上。
4.根据权利要求3所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，所述铁扼盖板(5)中部为通孔设置，法兰盘(3)与铁扼盖板(5)通过螺钉连接；所述螺纹杆(2)下端与活塞型磁铁本体(1)固定，上端和法兰盘(3)通过螺母(4)连接。
5.根据权利要求4所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，所述法兰盘(3)挂在磁轭上并可左右旋转。
6.根据权利要求4所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，通过旋转螺纹杆(2)上端的螺母(4)调整活塞型磁铁本体距中平面的高度。
7.根据权利要求1所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，所述活塞型磁铁本体(1)上方增加垫片，改变活塞型磁铁本体厚度。
8.根据权利要求1所述的一种等时性回旋加速器中心区可调节式活塞型磁铁结构，其特征在于，在回旋加速器主磁铁半径0-37毫米范围内设置厚度28毫米的圆柱形的活塞磁铁本体；所述活塞型磁铁本体在37毫米处与主磁铁的螺旋形磁极(6)连接。
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