CN109195300B - 一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置 - Google Patents

一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，属于回旋加速器领域。本发明的方案包括具有中心平面的回旋加速器主体，回旋加速器主体的两端分别设置有以中心平面对称的端盖，磁场同步调节装置还包括至少一组磁场调节装置，每组磁场调节装置包括分别设置于回旋加速器两端且以所述中心平面对称的两磁场调节组件，每一磁场调节组件包括滑动插装于端盖上的两磁场调节棒以及驱动各磁场调节棒进行轴向位移变化的驱动机构，磁场调节棒的部分嵌置于所述回旋加速器主体内，另一部分置于所述回旋加速器主体的外部。

Description

一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置
技术领域
本发明涉及一种回旋加速器，尤其与一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置有关。
背景技术
回旋加速器是一种粒子加速器，其利用磁场和电场的共同作用，使带电粒子作回旋运动，并以高频电场对回旋运动的带电粒子进行反复加速的装置。
目前，在回旋加速器中，为了保持加速过程中粒子轨迹半径的稳定增长，要求束流在加速区具有很好的径向对中性，即需要最小化束流的径向进动，避免相干振荡的发生。领域内传统的方案是合理设计中心区的电极结构、离子源的位置和开口以及注入线上束流传输件的参数保证束流在加速区的径向对中，最终的径向对中结果很依赖中心区设计的准确性，加速器中心区调试的周期较长。
在采用共振引出方式的回旋加速器中，需要在引出区产生合适的磁场一次谐波增大束流在引出区的圈间距利于引出。通用的做法是合理设计加速器磁极形状或采用贴片方法改变引出区的局部磁场。
此外，由于磁铁设计阶段中心平面磁场的计算机模拟结果和实际工程中磁场测量结果存在微小偏差，在每次磁铁开盖和安装时产生的误差也会影响实际的磁场值，在中心区和引出区的平均磁场需要精细调节以确保物理设计结果的可用性，从而使得磁场调节操作麻烦。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种在不开盖的情况下可以实现局部磁场调节的插针式磁场同步调节装置。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，包括具有中心平面的回旋加速器主体，回旋加速器主体的两端分别设置有以中心平面对称的端盖，其特征是，所述的磁场同步调节装置还包括至少一组磁场调节装置，每组磁场调节装置包括分别设置于回旋加速器两端且以所述中心平面对称的两磁场调节组件，每一磁场调节组件包括滑动插装于端盖上的两磁场调节棒以及驱动各磁场调节棒进行轴向位移变化的驱动机构，磁场调节棒的部分嵌置于所述回旋加速器主体内，另一部分置于所述回旋加速器主体的外部。
采用上述技术方案，通过驱动机构驱动两磁场调节棒进行运动，从而实现两磁场调节棒到中心平面的距离变化，从而实现了在不打开端盖的情况下即可对磁场调节棒所处的局部平均磁场产生扰动，或产生幅值、相位可调的磁场一次谐波，加快了回旋加速器调试流程和运行阶段的可靠性。
作为优选，所述的回旋加速器主体设置有磁场中心区和位于磁场中心区外周的磁场引出区，位于磁场中心区上的磁场调节装置为中心区磁场调节装置，位于引出区上的磁场调节装置为引出区磁场调节装置。
采用上述技术方案，通过中心区磁场调节装置可以对磁场中心区局部平均长产生扰动，活在中心区产生幅值、相位可调的磁场一次谐波以调节加速区束流径向对中，通过引出区磁场调节装置可以对磁场引出区局部平均场产生扰动，活在引出区产生幅值、相位可调的磁场一次谐波以提高共振引出的引出效率。
作为优选，每一所述的端盖外侧设置有磁屏蔽腔，所述的驱动机构设置于该磁屏蔽腔中并与所述磁场调节棒传动连接。
采用上述技术方案，通过在端盖的外侧设置磁屏蔽腔，并将驱动机构设置于该磁屏蔽腔中，提高了驱动机构的工作稳定性，保证磁场调节棒的位移精度。
作为优选，所述的磁屏蔽腔为一罩体的内腔，罩体的开口朝向通孔罩设于端盖上并与端盖固定连接。
采用上述技术方案，通过罩体罩设于端盖上形成磁屏蔽腔，用于安装驱动机构，安装方便。
作为优选，所述的驱动机构包括电机、连接件和丝杆组件，电机固定安装于磁屏蔽腔的腔壁上，电机输出轴的轴向与所述磁场调节棒的轴向平行，丝杆组件包括丝杆与丝杆配合的螺母，螺母上设置有螺母座，螺母座通过连接件与磁场调节棒固定连接，丝杆竖向设置且一端与电机的输出轴固定连接。
采用上述技术方案，通过驱动电机，带动丝杆旋转，从而使螺母以及与螺母相对固定的磁场调节棒、连接件进行位移运动，使磁场调节棒进行了调节运动，实现磁场的调节。
进一步，所述的丝杆组件还包括导向套筒和伸缩管，导向套筒套装于丝杆外部，导向套筒与所述螺母座之间周向限位滑动配合，伸缩管套装于丝杆外部与导向套筒内孔之间，伸缩管一端与螺母座固定连接，伸缩管另一端伸出导向套筒远离电机的一端并与所述的连接头固定连接，连接头与所述连接件固定连接。
采用上述技术方案，通过设置导向套筒和伸缩管，使丝杆旋转带动螺母座周向运动的过程中，提高了周向移动的精度，同时对丝杆起到了保护作用。
进一步，所述的导向套筒的内孔的横截面为方形，所述的螺母座的外周形状与所述导向套筒的内孔相对应。
采用上述技术方案，通过设置导向套筒与螺母座之间的周向限位配合，使螺母座滑动设置于导向套筒内孔中防止螺母座周向旋转。
进一步，所述的连接件为一连接板，连接板上设置有连接通孔，连接板通过连接通孔紧配套装于磁场调节棒上，连接板在磁场调节棒的轴向上限位固定，连接头通过螺钉与连接板固定连接。
采用上述技术方案，通过连接板上设置连接通孔与磁场调节棒紧配固定连接，并通过连接头与连接板固定连接，提高了磁场调节棒、连接板以及连接头之间的连接牢固度，使磁场调节棒在轴向位移调节过程中稳定性好。
作为优选，所述每组磁场调节装置的两对应的电机均通过一控制器同步控制。
采用上述技术方案，通过控制器对同一组的磁场调节装置中相对的两磁场调节棒进行同步运动。
作为优选，所述的磁场调节棒为圆柱形导磁棒。
采用上述技术方案，通过采用圆柱形导磁棒作为磁场调节棒，调节方便。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过在回旋加速器上设置磁场调节装置，可以通过驱动机构驱动两磁场调节棒进行运动，从而实现两磁场调节棒到中心平面的距离变化，从而实现了在不打开端盖的情况下即可对磁场调节棒所处的局部平均磁场产生扰动，或产生幅值、相位可调的磁场一次谐波，加快了回旋加速器调试流程和运行阶段的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的所述磁场调节装置的结构示意图；
图4为本发明的所述驱动机构的示意图；
图5为本发明所述磁场调节棒与中心平面之间调节的远离示意图。
附图标记：1、回旋加速器主体；11、插装孔；2、端盖；3、磁场调节组件；31、罩体；311、磁屏蔽腔；32、磁场调节棒；33、电机；34、丝杆组件；341、导向套筒；342、丝杆；343、伸缩管；344、螺母座；345、连接头35、连接件；351、连接板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图3，本发明包括具有中心平面的回旋加速器主体1和八组磁场调节装置。
回旋加速器主体1为以中心平面轴向对称的圆柱体，圆柱体的两端端面上都设置有八个插装孔11(参见图4)，两端的八个插装孔11一一对称于中心平面设置，圆柱体的两端分别设置有以中心平面对称的端盖2，每一端盖2上分别设置有与各个插装孔11对应的八个通孔，端盖2上每个通孔对应的外部设置有一磁屏蔽腔311，磁屏蔽腔311为一罩体31的内腔，罩体31的开口朝向通孔罩设于端盖2上，罩体31的开口边缘贴靠于端盖2的外侧端面，罩体31的开口边缘设置有外凸的连接凸耳，连接凸耳通过螺钉固定连接，罩体31上设置有与通孔对应的穿孔。
每组磁场调节装置包括以中心平面对称设置的两磁场调节组件3，每一磁场调节组件3均包括滑动插装于插装孔11内的磁场调节棒32以及驱动磁场调节棒32进行轴向位移变化的驱动机构，磁场调节棒32的一端活动插装于回旋加速器主体1内的插装孔11内，磁场调节棒32远离中心平面的一端依次穿过端盖2上的通孔以及罩体31上的穿孔，使磁场调节棒32靠近中心平面的一段位于回旋加速器主体1内，中间段位于磁屏蔽腔311中，远离中心平面的一段置于外部大气中，磁场调节棒32为柱形体，此处优选为圆柱形棒体，材料为磁体。
如图4所示，驱动机构安装于磁屏蔽腔311中，包括电机33、连接件35和丝杆组件34，电机33固定安装于罩体31的内壁上，电机33输出轴的轴向与所述磁场调节棒32的轴向平行，丝杆组件34包括丝杆342、与丝杆342螺纹配合的螺母、导向套筒341、伸缩管343和连接头345，丝杆342一端与输出轴固定连接，丝杆342的另一端垂直朝回旋加速器主体1方向悬伸，螺母上固定连接有螺母座344，导向套筒341套装于丝杆342外部，导向套筒341与电机33的壳体固定连接，导向套筒341的内孔横截面为非圆形，此处优选为方形，螺母座344的外周形状与导向套筒341的内孔形状对应并两者之间滑动配合，伸缩管343套装于丝杆342外部与导向套筒341内孔之间，伸缩管343一端与螺母座344固定连接，伸缩管343另一端伸出导向套筒341远离电机33的一端并与所述的连接头345固定连接。
连接件35为一连接板351，连接板351上设置有连接通孔，连接板351通过连接通孔紧配套装于磁场调节棒32上，连接板351在磁场调节棒32的轴向上限位固定，连接头345通过螺钉与连接板351固定连接，连接头345随伸缩管343运动时通过连接板351带同磁场调节棒32轴向位移运动。
如图2所示，回旋加速器主体1的两端均设置有靠近中心处的磁场中心区和位于磁场中心区外周的磁场引出区，其中四组磁场调节装置相互间隔一定距离设置于磁场中心区作为中心区磁场调节装置，对磁场中心区的磁场进行调节，另外四组磁场调节装置间隔一定距离均布于磁场引出区作为引出区磁场调节装置，对磁场引出区的磁场进行调节。
设置磁场调节棒32靠近中心平面的一端到中心平面的距离为基准高度h，则回旋加速器主体1一端磁场中心区各磁场调节组件3的磁场调节棒32靠近中心平面的一端到中心平面的高度为h+a，回旋加速器主体1另一端磁场中心区各磁场调节组件3的磁场调节棒32靠近中心平民的一端到中心平面的高度为h-a；同上述原理，回旋加速器主体1两端的磁场引出区对应的磁场调节棒32各自靠近中心平面的高度为h+b和h-b。
本发明使用时，当需要进行局部磁场进行磁场调节时，只需通过控制器控制对应位置的两电机33的同步工作，即可带动对应的磁场调节棒32相对中心平面同步运动，即实现在局部平均场不变的情况下产生幅值相位可调的一次谐波。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：包括具有中心平面的回旋加速器主体(1)，回旋加速器主体(1)的两端分别设置有以中心平面对称的端盖(2)，其特征是，所述的磁场同步调节装置还包括至少一组磁场调节装置，每组磁场调节装置包括分别设置于回旋加速器两端且以所述中心平面对称的两磁场调节组件(3)，每一磁场调节组件(3)包括滑动插装于端盖(2)上的两磁场调节棒(32)以及驱动各磁场调节棒(32)进行轴向位移变化的驱动机构，磁场调节棒(32)的部分嵌置于所述回旋加速器主体(1)内，另一部分置于所述回旋加速器主体(1)的外部。
2.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述的回旋加速器主体(1)设置有磁场中心区和位于磁场中心区外周的磁场引出区，位于磁场中心区上的磁场调节装置为中心区磁场调节装置，位于引出区上的磁场调节装置为引出区磁场调节装置。
3.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：每一所述的端盖(2)外侧设置有磁屏蔽腔(311)，所述的驱动机构设置于该磁屏蔽腔(311)中并与所述磁场调节棒(32)传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述回旋加速器主体(1)为以中心平面轴向对称的圆柱体，圆柱体的两端端面上都设置有八个插装孔(11)，两端的八个插装孔(11)一一对称于中心平面设置，圆柱体的两端分别设置有以中心平面对称的端盖(2)，每一端盖(2)上分别设置有与各个插装孔(11)对应的八个通孔，端盖(2)上每个通孔对应的外部设置有一磁屏蔽腔(311)，所述的磁屏蔽腔(311)为一罩体(31)的内腔，罩体(31)的开口朝向通孔罩设于端盖(2)上并与端盖(2)固定连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述的驱动机构包括电机(33)、连接件(35)和丝杆组件(34)，电机(33)固定安装于磁屏蔽腔(311)的腔壁上，电机(33)输出轴的轴向与所述磁场调节棒(32)的轴向平行，丝杆组件(34)包括丝杆(342)与丝杆(342)配合的螺母，螺母上设置有螺母座(344)，螺母座(344)通过连接件(35)与磁场调节棒(32)固定连接，丝杆(342)竖向设置且一端与电机(33)的输出轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述的丝杆组件(34)还包括导向套筒(341)、伸缩管(343)和连接头(345)，导向套筒(341)套装于丝杆(342)外部，导向套筒(341)与所述螺母座(344)之间周向限位滑动配合，伸缩管(343)套装于丝杆(342)外部与导向套筒(341)内孔之间，伸缩管(343)一端与螺母座(344)固定连接，伸缩管(343)另一端伸出导向套筒(341)远离电机(33)的一端并与所述的连接头(345)固定连接，连接头(345)与所述连接件(35)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述的导向套筒(341)的内孔的横截面为方形，所述的螺母座(344)的外周形状与所述导向套筒(341)的内孔相对应。
8.根据权利要求6所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述的连接件(35)为一连接板(351)，连接板(351)上设置有连接通孔，连接板(351)通过连接通孔紧配套装于磁场调节棒(32)上，连接板(351)在磁场调节棒(32)的轴向上限位固定，连接头(345)通过螺钉与连接板(351)固定连接。
9.根据权利要求5所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述每组磁场调节装置的两对应的电机(33)均通过一控制器同步控制。
10.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器的插针式磁场同步调节装置，其特征在于：所述的磁场调节棒(32)为圆柱形导磁棒。
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