CN108307577B - 一种高压多级加速电极的冷却结构及电位分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压多级加速电极的冷却结构及电位分配方法，每个加速电极组件由中空的加速电极和冷却接头组成，加速电极的空腔为冷却介质通道，相邻的加速电极组件之间通过绝缘冷却管道串连，冷却介质从一端的加速电极组件的冷却接头流入后，逐个通过各个加速电极和绝缘冷却管道，从另一端加速电极组件的冷却接头流出。本发明可以有效地为加速电极提供冷却，同时加速电极间的绝缘冷却管道可以代替高压电阻进行电位分配，便于安装，简化了高压多级加速电极的结构。

Description

一种高压多级加速电极的冷却结构及电位分配方法
技术领域
本发明属于高压型加速器技术领域，具体涉及一种高压多级加速电极的冷却结构及电位分配方法。
背景技术
在高压型加速器和离子注入机中，为了提高离子能量，常采用多个加速电极串连的方式实现。束流加速的过程中，与真空残余气体碰撞等产生的杂散离子和电子会打在电极上引起电极发热。随着束流强度的增加，电极发热会变得更为严重。对于强流低能加速器来说，如果不对这些电极进行冷却极易造成加速电极甚至整个加速器的损坏。而采用高压多级加速模式的电极处在不同的电位，冷却水在进出不同电位时必须使用特定的水电阻，逐个对不同电极进行冷却会使得整个高压多级加速结构的水冷结构比较复杂，所占用的空间也会比较大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种结构更为简单的高压多级加速电极的冷却结构，以及能够实现各加速电极电位分配的方法。
本发明的技术方案如下：一种高压多级加速电极的冷却结构，包括若干个加速电极组件，每个加速电极组件由中空的加速电极和冷却接头组成，加速电极的空腔为冷却介质通道，相邻的加速电极组件之间通过绝缘冷却管道串连，冷却介质从一端的加速电极组件的冷却接头流入后，逐个通过各个加速电极和绝缘冷却管道，从另一端加速电极组件的冷却接头流出。
进一步，如上所述的高压多级加速电极的冷却结构，其中，所述每个加速电极组件包括两个与加速电极的空腔相通的冷却接头，对称设置在加速电极的两侧，冷却介质从一个冷却接头流入，从另一个冷却接头流出。
进一步，如上所述的高压多级加速电极的冷却结构，其中，若干个加速电极组件依次排列设置在陶瓷绝缘筒上。
进一步，如上所述的高压多级加速电极的冷却结构，其中，所述冷却介质为去离子水，经由循环冷水机与加速电极组件和绝缘冷却管道形成循环流路。
进一步，如上所述的高压多级加速电极的冷却结构，其中，所述的绝缘冷却管道采用尼龙管；每段绝缘冷却管道的长度一致。
一种上述高压多级加速电极的电位分配方法，将高压电源的高压端与高压多级加速电极中最高电位的加速电极相连，高压电源的地端与高压多级加速电极中最低电位的加速电极相连，通有冷却介质的绝缘冷却管道为各个加速电极分配电位。
进一步，如上所述的电位分配方法，其中，通过绝缘冷却管道的长度、管径或材料的选择来调节相邻加速电极之间的电位差。
进一步，如上所述的电位分配方法，其中，冷却介质从电位最低的加速电极的冷却接头流入，从电位最高的加速电极的冷却接头流出。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的高压多级加速电极冷却结构使用内部中空的加速电极，相邻电极间安装绝缘冷却管道，电极和管道内充满去离子水为电极提供冷却。本发明可以有效地为电极提供冷却，同时电极间的绝缘冷却管道可以代替高压电阻进行电位分配，便于安装，简化了高压多级加速电极的结构。
附图说明
图1为本发明加速电极组件的冷却结构原理图；
图2为图1的A-A向视图；
图3为本发明高压多级加速电极的冷却结构原理图；
图4为本发明高压多级加速电极的电位分配方法原理图；
图5为本发明实施例中高压八级加速冷却与电位加载示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供的高压多级加速电极的冷却结构采用中空的加速电极设计，如图1、图2所示，每个加速电极组件由一个中空的加速电极1和两个冷却接头2组成，加速电极中的空腔作为冷却介质通道3，冷却介质从加速电极一侧的冷却接头进入，流经加速电极的冷却介质通道后从另一侧的冷却接头中流出。高压多级加速电极结构采用多个加速电极组件串连的方式，如图3所示，多个加速电极组件依次排列设置在陶瓷绝缘筒上，各个组件4通过绝缘冷却管道5相连。冷却介质从一侧的冷却接头进入，逐个通过各个加速电极组件4和绝缘冷却管道5从另一侧流出。冷却介质采用高电阻率的去离子水，去离子水经由循环冷水机与加速电极组件和绝缘冷却管道形成循环流路。绝缘冷却管道的长度、管径和材料等参数根据相邻电极的电位差选择使用。因此，可以通过绝缘冷却管道的长度、管径或材料的选择来调节相邻加速电极之间的电位差。
本发明还提供了高压多级加速电极的电位分配方法，将高压电源的高压端与高压多级加速电极结构中最高电位的加速电极相连，高压电源的地端与高压多级加速电极结构的最低电位的加速电极相连，通有冷却介质的绝缘冷却管道为各个加速电极分配电位，见图4。该方法非常适用于对低能强流加速器和注入机的多级加速电极结构提供冷却，并实现各加速电极的电位分配。该方法的优点是结构简单。
实施例
如图5所示，本实施例提供了一种400kV高压八级加速电极的冷却结构及电位分配方法。加速电极1采用中空结构，截面8×8mm，两个冷却接头2对称设置在加速电极1的两侧，冷却介质从一个冷却接头流入，从另一个冷却接头流出，相邻的加速电极组件之间通过绝缘冷却管道5串连。加速电极两侧冷却接头2采用快拧接头，绝缘冷却管道采用Ф8×6mm的尼龙管，相邻加速电极间的加速电压为50kV。加速电极组件依次排列设置在陶瓷绝缘筒6上，加速电极和陶瓷绝缘筒内提供真空环境为束流提供加速通道。每个绝缘冷却管道5的长度一致，均为250mm，保证可以耐受50kV高压且各个加速间隙电位差一致。冷却水由位于地电位的去离子循环冷水机提供，经耐高压的绝缘冷却管道7将冷却水输运至高电位区，水流从电位最高的电极水接头进入，逐级流经各个加速电极后从位于地电位的电极水接头流出后，再经过管道传输再回到去离子循环冷水机形成闭合的回路。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种高压多级加速电极的电位分配方法，其特征在于：所述高压多级加速电极包括若干个加速电极组件，每个加速电极组件由中空的加速电极和冷却接头组成，加速电极的空腔为冷却介质通道，与加速电极的空腔相通的两个所述冷却接头对称设置在加速电极的两侧，相邻的加速电极组件之间通过绝缘冷却管道串连，冷却介质从一端的加速电极组件的冷却接头流入后，逐个通过各个加速电极和绝缘冷却管道，从另一端加速电极组件的冷却接头流出，冷却介质采用高电阻率的去离子水，去离子水经由循环冷水机与加速电极组件和绝缘冷却管道形成循环流路；将高压电源的高压端与高压多级加速电极中最高电位的加速电极相连，高压电源的地端与高压多级加速电极中最低电位的加速电极相连，通有冷却介质的绝缘冷却管道为各个加速电极分配电位。
2.如权利要求1所述的电位分配方法，其特征在于：通过绝缘冷却管道的长度、管径或材料的选择来调节相邻加速电极之间的电位差。
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