CN110891360A - 回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置与方法、回旋加速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置与方法、回旋加速器，调节装置包括紧邻且平行地配置的前端束流挡片与一个或多个的后端束流挡片，束流挡片皆具有板状阻拦部以及位于一侧的冷却部，板状阻拦部开设有多个平行向等距排列的狭缝，狭缝之间形成为挡条部，后端狭缝间隔地平行于前端狭缝;后端束流挡片与前端束流挡片之间能够相互的平行向移动，其移动方向垂直于狭缝长度方向，由束流方向观测，挡条部的移动是介于狭缝封闭的束流阻挡与重合挡条部的束流放行之间，以提供nA量级以下束流的均匀化引出。

Description

回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置与方法、回旋加 速器

技术领域

本发明涉及回旋加速器设备的技术领域，尤其是涉及一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置与方法、回旋加速器。

背景技术

回旋加速器能提供电流uA量级束流的强流质子或重离子，通常可应用于质子照射治疗设备。一般而言，回旋加速器由强流离子源、注入线、主磁铁、高频腔等主要系统构成，在使用上还可用来开展单粒子效应实验、质子有效剂量测量实验、白光中子物理实验、放射性核束物理实验、同位素研制等生产或相关实验工作。其中一些生产、实验需要强流质子束流，这还属于回旋加速器的正常工作区间；但是，有些实验例如单粒子效应实验，需要nA量级的束流，这时需要离子源注入极小的离子束流，对于强流离子源设备，在小束流输出时，工作不稳定，导致回旋加速器难以稳定运行。

为了使强流回旋加速器能够稳定提供弱束流，有一种产业需求是要在强流离子源工作在稳定输出状态的同时，又能使注入加速器的束流强度相对比较弱，以供弱束流物理实验的使用。

中国发明专利授权公告号CN107318213B公开了一种高电荷态离子实验装置。该实验装置包括：高压平台、隔离变压器、屏蔽室、高电荷态离子源、真空系统、分子泵机组，以及配套的电源、水冷、微波及控制系统，单透镜，组合光阑，电磁铁，平板静电偏转器，两道狭缝，实验靶室。在进入加速管之前通过一个组合光阑进行限束。分离的两道狭缝是安装在加速管之后，用于准直和限束。

发明内容

本发明的其中一目的是提供一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，用以解决回旋加速器采用强流离子源时无法稳定运行以引出nA量级以下束流的问题。

本发明的另一目的是提供一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节方法，用以解决使用强流离子源的回旋加速器在引出nA量级以下束流状态无法稳定运行的问题。

本发明的另一目的是提供一种回旋加速器，用以实现强流离子源无法稳定且均匀地引出nA量级以下束流的问题。

本发明的其中一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置装设于连接强流离子源的注入线中，所述调节装置包括第一束流挡片及第二束流挡片，所述第一束流挡片具有第一板状阻拦部以及位于所述第一板状阻拦部一侧的第一冷却部，所述第一板状阻拦部开设有多个平行向等距排列的第一狭缝，所述第一狭缝之间形成为第一挡条部。所述第二束流挡片具有第二板状阻拦部以及位于所述第二板状阻拦部一侧的第二冷却部，所述第二板状阻拦部开设有多个平行向等距排列的第二狭缝，所述第二狭缝之间形成为第二挡条部。其中，所述第二束流挡片紧邻且平行地配置于所述第一束流挡片的束流后方，使所述第二狭缝间隔地平行于所述第一狭缝;所述第二束流挡片与所述第一束流挡片之间能够相互的平行向移动，其移动方向垂直于所述第一狭缝与所述第二狭缝的狭缝长度方向，由束流方向观测，所述第二挡条部的移动是介于重合所述第一狭缝的束流阻挡与重合所述第一挡条部的束流放行之间，以提供nA量级以下束流的均匀化引出。

通过采用上述基础技术方案一，利用特定结构的第一束流挡片与第二束流挡片，所述第二束流挡片紧邻且平行地配置于所述第一束流挡片的束流后方，所述第二挡条部的移动是介于重合所述第一狭缝的束流阻挡与重合所述第一挡条部的束流放行之间，能够提供nA量级以下束流的均匀化引出并且冷却部的配置不会妨碍板状阻拦部的束流调整功能。

本发明在第一较佳示例中可以进一步配置为：当所述第二束流挡片的数量为一，并且所述第二挡条部的单元宽度不小于所述第一狭缝的单元宽度。

可以通过采用上述优选技术方案，利用所述第二束流挡片的单一数量限制与第二挡条部的单元宽度限制,使得束流调整装置的组装厚度得以控制且不影响束流接近环壁阻挡功能，束流调整装置更容易加挂到注入线中，且有效维持注入线的真空度。

本发明在第一较佳示例的优选形态中可以进一步配置为：所述第一束流挡片与所述第二束流挡片为实质相同，包括：所述第二狭缝与所述第二挡条部的数量与尺寸是相同于所述第一狭缝与所述第一挡条部的数量与尺寸，并且所述第二挡条部的单元宽度等于或略大于所述第二狭缝的单元宽度。

可以通过采用上述优选技术方案，利用两束流挡片的实质相同，可以简化束流挡片的设计种类与前后安装要求。

本发明在第一较佳示例的优选形态的更具体组合中可以进一步配置为：所述第二束流挡片的配置方式是与所述第一束流挡片镜像对称并在所述第二狭缝的平行面上旋转180度，使所述第一冷却部与所述第二冷却部相互错位且位于所述第一束流挡片与所述第二束流挡片的两组合外侧的间隙中。

可以通过采用上述优选技术方案，利用实质相同的两束流挡片的特定镜像对称与旋转组立，可以隐藏两冷却部在组立间隙中，使束流调整装置更具一体性，同时较厚设计的两冷却部可以分别位于束流调整装置的两侧，借以控制两束流挡片的平行度。

本发明在第二较佳示例中可以进一步配置为：当所述第二束流挡片的数量为多个，并且所述第二挡条部的单元宽度乘以所述第二束流挡片的数量的和不小于所述第一狭缝的单元宽度。

可以通过采用上述优选技术方案，利用第二束流挡片的多个数量与第二挡条部的单元宽度的特定限制，多个第二束流挡片的第二挡条部能够分担遮蔽第一狭缝，以调整第一狭缝的通行孔隙至环壁状态并分担第二束流挡片阻挡束流的热量，避免后端的第二束流挡片过热，同时提高束流调整的灵活度。

本发明在第二较佳示例的优选形态中可以进一步配置为：多个所述第二束流挡片为实质相同，包括：每一所述第二束流挡片中的所述第二狭缝与所述第二挡条部的数量是相同于所述第一狭缝与所述第一挡条部的数量，并且所述第二挡条部的单元宽度乘以所述第二束流挡片的数量后再加上所述第一挡条部的单元宽度的和等于或略大于所述第二狭缝的单元宽度。

可以通过采用上述优选技术方案，利用束流后端的多个第二束流挡片的实质相同，可以简化第二束流挡片的设计种类与前后安装要求，甚至还可以在一个第一狭缝中调整出多个供束流通行的更窄狭缝。

本发明在上述较佳示例的任一优选形态中可以进一步配置为：所述第一冷却部与所述第二冷却部均具有同向于挡片移动方向的冷却通道;或者/以及，具有冷却通道的所述第一束流挡片与所述第二束流挡片的材料选自于紫铜与无氧铜的其中一种。

可以通过采用上述优选技术方案，利用冷却部同向于挡片移动方向的冷却通道，冷却管的延伸路径不干涉束流挡片的移动，更容易进行挡片移动调整;或者/以及，利用束流挡片的材料选用，帮助束流挡片内部与冷却介质的接触导热。

本发明在上述较佳示例的任一优选形态的具体结构中可以进一步配置为：束流调整装置还包括用于驱动所述第一束流挡片与所述第二束流挡片相互错位移动以开关束流的步进马达、用于读取束流挡片相对位置的模拟量电位器。

可以通过采用上述优选技术方案，利用步进马达与模拟量电位器的连接关系，实现束流挡片在注入线中的相互错位移动与不受干扰地感测束流挡片相对位置。

本发明的另一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节方法，包括以下步骤:在连接强流离子源的注入线中装设有两个或两个以上紧邻且平行地配置的束流挡片，每一束流挡片皆开设有多个平行向等距排列的狭缝，所述狭缝之间形成为挡条部;以及，平行向移动所述束流挡片的相对位置，其移动方向垂直于所述狭缝的狭缝长度方向，由束流方向观测，其中一束流挡片的所述挡条部是由重合相邻所述束流挡片的所述挡条部的束流放行往重合相邻所述束流挡片的所述狭缝的束流阻挡的方向移动调节，以提供nA量级以下束流的均匀化引出;同时，冷却所述束流挡片。

通过采用上述基础技术方案二，利用特定结构的多个束流挡片的相互移动调整，相邻束流挡片紧邻且平行地配置，其中一束流挡片的挡条部是由重合相邻所述束流挡片的所述挡条部的束流放行往重合相邻所述束流挡片的所述狭缝的束流阻挡的方向移动调节，能够提供nA量级以下束流的均匀化引出并且得到有效冷却。

本发明的另一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种回旋加速器，包括强流离子源、注入线、主磁铁、高频腔系统，还包括前述任一技术方案的调节装置。

通过采用上述基础技术方案三，能够在质子/重离子加速之前先行调整束流密度，大幅减少束流挡片的受轰击能量，以防止束流挡片过热并维持束流挡片的相邻平行度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.不影响强流离子源的工作，离子源可以输出稳定的强流束，回旋加速器能够稳定工作在弱流束状态并均匀化引出nA量级以下流束；

2.不需要变更强流离子源的设计，束流调整装置在回旋加速器整体结构中加挂式加工方便，且nA量级以下流束均匀化引出的使用操作简单；

3.针对强流回旋加速器离子源及注入线的应用，在注入线上增加一台能够精确调整注入束流强度的水冷狭缝式束流调整装置，可通过电机精确调节狭缝的束流通行宽度，将多余的束流卡掉(例如百分之95以上的束流)，即可使强流离子源工作在稳定输出状态的同时在注入线上得到弱束流且均匀分布，并注入到回旋加速器的加速机构中，以满足弱束流物理实验的需求。

附图说明

图1绘示本发明一较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置的组合方块示意图;

图2绘示本发明一较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置的立体结构示意图;

图3绘示本发明一较佳实施例的第一束流挡片面向束流方向的平面示意图;

图4绘示本发明一较佳实施例的第二束流挡片面向束流方向的平面示意图;

图5绘示本发明另一较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置的立体结构示意图;

图6绘示本发明另一较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节方法的流程步骤示意图。

附图标记: 100,100’、调节装置; 200、强流离子源;210、注入线;300、; 400、主磁铁 10、第一束流挡片;11、第一板状阻拦部;12、第一冷却部; 13、第一狭缝; 13P、第一狭缝的单元宽度; 14、第一挡条部; 14W、第一挡条部的单元宽度; 15、冷却通道; 20,30、第二束流挡片; 21,31、第二板状阻拦部;22,32、第二冷却部; 23,33、第二狭缝;24,34、第二挡条部; 25,35、冷却通道; 23P、第二狭缝的单元宽度;24W、第二挡条部的单元宽度; 40、步进马达; 50、模拟量电位器;H、束流方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

为了更方便理解本发明的技术方案,以下将本发明的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置与方法、回旋加速器做进一步详细描述，但不作为本发明限定的保护范围。另外，以下所称的狭缝具体是长度大于宽度8倍以上的贯穿槽孔。挡条具体是长度大于宽度5倍以上的长条形状。冷却部是用于冷却板状阻拦部，具体厚度通常是不小于板状阻拦部的厚度且导热率不低于板状阻拦部。nA量级以下束流表示可以是nA量级束流，也可以是pA量级束流。

图1绘示本发明第一较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置的组合方块示意图。图2绘示该装置的立体结构示意图。图3绘示该装置的第一束流挡片平面示意图。图4绘示该装置的第二束流挡片平面示意图。

参照图1，本发明的第一具体实施例提出一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置100，装设于连接强流离子源200的注入线210中，即装设在进入高频腔系统300的加速真空腔之前。参照图2至图4，所述调节装置100包括第一束流挡片10及第二束流挡片20，所述第一束流挡片10具有第一板状阻拦部11以及位于所述第一板状阻拦部11一侧的第一冷却部12，所述第一板状阻拦部11开设有多个平行向等距排列的第一狭缝13，所述第一狭缝13之间形成为第一挡条部14。所述第一狭缝13的单元宽度13P应为一致，第一挡条部14的单元宽度14W亦应为一致。

所述第二束流挡片20具有第二板状阻拦部21以及位于所述第二板状阻拦部21一侧的第二冷却部22，所述第二板状阻拦部21开设有多个平行向等距排列的第二狭缝23，所述第二狭缝23之间形成为第二挡条部24。所述第二束流挡片20的设置目的是即时调整所述第一狭缝13中可供束流通行的宽度。所述第二束流挡片20的配置数量可以是一个也可以是多个;当所述第二束流挡片20的配置数量是一个时，所述第一狭缝13的单元宽度13P应小于或等于所述第一挡条部14的单元宽度14W。当所述第二束流挡片20的配置数量是多个时，所述第一狭缝13的单元宽度13P可以大于或等于所述第一挡条部14的单元宽度14W。因此，可以理解的是所述第一狭缝13的单元宽度13P可以等于所述第一挡条部14的单元宽度14W，可以大于所述第一挡条部14的单元宽度14W，也可以小于所述第一挡条部14的单元宽度14W;在本实施例中，是等于所述第一挡条部14的单元宽度14W。

其中，所述第二束流挡片20紧邻且平行地配置于所述第一束流挡片10的束流后方，使所述第二狭缝23间隔地平行于所述第一狭缝13;所述第二束流挡片20与所述第一束流挡片10之间能够相互的平行向移动，其移动方向垂直于所述第一狭缝13与所述第二狭缝23的狭缝长度方向;更具体地，所述第二束流挡片20与所述第一束流挡片10之间相互的平行向移动方向还垂直于束流方向H。由束流方向H观测，所述第二挡条部24的移动是介于重合所述第一狭缝13的束流阻挡与重合所述第一挡条部14的束流放行之间，以提供nA量级以下束流的均匀化引出。随着两者平行向移动，通常所述第二挡条部24可以完全遮挡所述第一狭缝13，也可以完全不遮挡所述第一狭缝13。此外，所述第二束流挡片20与所述第一束流挡片10之间紧邻间隙较佳但非限定地是在一个挡片厚度内。

本实施例的实施原理为：利用上述特定结构的第一束流挡片10与第二束流挡片20，所述第二束流挡片20紧邻且平行地配置于所述第一束流挡片10的束流后方，所述第二挡条部24的移动是介于重合所述第一狭缝13的束流阻挡与重合所述第一挡条部14的束流放行之间，能够提供nA量级以下束流的均匀化引出并且冷却部的配置不会妨碍板状阻拦部的束流调整功能。

关于所述第二束流挡片20相对于第一束流挡片10的一种可能数量比,在第一具体示例中，当所述第二束流挡片20的数量为一，并且所述第二挡条部24的单元宽度24W不小于所述第一狭缝13的单元宽度13P。因此，利用所述第二束流挡片20的单一数量限制与第二挡条部24的单元宽度限制,使得束流调整装置的组装厚度得以控制且不影响束流接近环壁阻挡功能，束流调整装置更容易加挂到注入线210中，且有效维持注入线210的真空度。

关于所述第二束流挡片20的一种可行结构形态,在第一具体示例的优选形态中,所述第一束流挡片10与所述第二束流挡片20为实质相同，包括：所述第二狭缝23与所述第二挡条部24的数量与尺寸是相同于所述第一狭缝13与所述第一挡条部14的数量与尺寸，并且所述第二挡条部24的单元宽度24W等于或略大于所述第二狭缝23的单元宽度23P。因此，利用两束流挡片的实质相同，可以简化束流挡片的设计种类与前后安装要求。

关于所述第二束流挡片20的一种可行配置方式,在第一具体示例的优选形态的更具体组合中,所述第二束流挡片20的配置方式是与所述第一束流挡片10镜像对称并在所述第二狭缝23的平行面上旋转180度，使所述第一冷却部12与所述第二冷却部22相互错位且位于所述第一束流挡片10与所述第二束流挡片20的两组合外侧的间隙中。因此，利用实质相同的两束流挡片的特定镜像对称与旋转组立，可以隐藏两冷却部在组立间隙中，使束流调整装置更具一体性，同时较厚设计的两冷却部可以分别位于束流调整装置的两侧，借以控制两束流挡片的平行度。

关于所述第一冷却部12与所述第二冷却部22的一种可能结构,在任一具体示例的任一优选形态中,所述第一冷却部12与所述第二冷却部22均具有同向于挡片移动方向的冷却通道15,25;或者/以及，具有冷却通道的所述第一束流挡片10与所述第二束流挡片20的材料选自于紫铜与无氧铜的其中一种。因此，利用冷却部同向于挡片移动方向的冷却通道15,25，冷却管的延伸路径不干涉束流挡片的移动，更容易进行挡片移动调整;或者/以及，利用束流挡片的材料选用，帮助束流挡片内部与冷却介质的接触导热。

关于束流调整装置的一种驱动与位置感测方式,在任一具体示例的任一优选形态的具体结构中,再参照图1,束流调整装置100还包括用于驱动所述第一束流挡片10与所述第二束流挡片20相互错位移动以开关束流的步进马达40、用于读取束流挡片相对位置的模拟量电位器50。因此，利用步进马达与模拟量电位器的连接关系，实现束流挡片在注入线210中的相互错位移动与不受干扰地感测束流挡片相对位置。

图5绘示本发明第二较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置100’的立体结构示意图。参照图5，本发明的第二具体实施例提出一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置100’，装设于连接强流离子源200的注入线210中，所述调节装置100’具体包括一个第一束流挡片10及多个第二束流挡片20，所述第一束流挡片10具有第一板状阻拦部11以及位于所述第一板状阻拦部11一侧的第一冷却部12，所述第一板状阻拦部11开设有多个平行向等距排列的第一狭缝13，所述第一狭缝13之间形成为第一挡条部14。个别的所述第二束流挡片20,30皆具有个别的第二板状阻拦部21,31以及位于所述第二板状阻拦部21,31一侧的第二冷却部22,32，所述第二板状阻拦部21,31开设有多个平行向等距排列的第二狭缝23,33，所述第二狭缝23,33之间形成为第二挡条部24,34。

其中，所述第二束流挡片20,30紧邻且平行地配置于所述第一束流挡片10的束流后方，使所述第二狭缝23,33间隔地平行于所述第一狭缝13;所述第二束流挡片20,30与所述第一束流挡片10之间能够相互的平行向移动，其移动方向垂直于所述第一狭缝13与所述第二狭缝23,33的狭缝长度方向;更具体地，所述第二束流挡片20,30与所述第一束流挡片10之间相互的平行向移动方向还垂直于束流方向H。由束流方向H观测，所述第二挡条部24,34的移动是介于重合所述第一狭缝13的束流阻挡与重合所述第一挡条部14的束流放行之间，以提供nA量级以下束流的均匀化引出。

关于所述第二束流挡片20相对于第一束流挡片10的另一种可能数量比,在第二具体示例中，由于所述第二束流挡片20,30的数量为多个，并且所述第二挡条部24,34的单元宽度乘以所述第二束流挡片20,30的数量的和不小于所述第一狭缝13的单元宽度。因此，利用第二束流挡片20,30的多个数量与第二挡条部24的单元宽度的特定限制，多个第二束流挡片20,30的第二挡条部24,34能够分担遮蔽第一狭缝13，以调整第一狭缝13的通行孔隙至环壁状态并分担第二束流挡片20,30阻挡束流的热量，避免后端的第二束流挡片20,30过热，同时提高束流调整的灵活度。

关于所述第二束流挡片20的另一种可行结构形态,在第二具体示例的优选形态中,多个所述第二束流挡片20为实质相同，包括：每一所述第二束流挡片20,30中的所述第二狭缝23,33与所述第二挡条部24,34的数量皆是相同于所述第一狭缝13与所述第一挡条部14的数量，并且所述第二挡条部24,34的单元宽度乘以所述第二束流挡片20,30的数量后再加上所述第一挡条部14的单元宽度的和等于或略大于所述第二狭缝23,33的单元宽度。因此，利用束流后端的多个第二束流挡片20,30的实质相同，可以简化第二束流挡片20,30的设计种类与前后安装要求，甚至还可以在一个第一狭缝13中调整出多个供束流通行的更窄狭缝。

图6绘示本发明另一较佳实施例的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节方法的流程步骤示意图。请参照图6并配合参考图1至图5，调节方法可以采用第一具体实施例、第二具体实施例或等效结构的调整装置用于实现回旋加速器引出nA量级以下束流，包括以下步骤:

步骤S1:在连接强流离子源200的注入线210中装设有两个或两个以上紧邻且平行地配置的束流挡片10,20，每一束流挡片10,20皆开设有多个平行向等距排列的狭缝13,23，所述狭缝之间形成为挡条部14,24;以及，

步骤S2:平行向移动所述束流挡片10,20的相对位置，其移动方向垂直于所述狭缝13,23的狭缝长度方向，由束流方向H观测，其中一束流挡片20的所述挡条部24是由重合相邻所述束流挡片10的所述挡条部14的束流放行往重合相邻所述束流挡片10的所述狭缝13的束流阻挡的方向移动调节，以提供nA量级以下束流的均匀化引出;同时，冷却所述束流挡片10,20。

因此，利用特定结构的多个束流挡片的相互移动调整，相邻束流挡片紧邻且平行地配置，其中一束流挡片的挡条部是由重合相邻所述束流挡片的所述挡条部的束流放行往重合相邻所述束流挡片的所述狭缝的束流阻挡的方向移动调节，能够提供nA量级以下束流的均匀化引出并且得到有效冷却。

在使用上，在多个束流挡片面对面安装时可前后错开，以便狭缝能够完全闭合。由于通常整套调整装置处于强放射性的剂量场中，因此不能采用光栅尺等带有微电子元器件的位置传感器，只能采用模拟量的电位器等位置传感器。

此外，本发明还提出一种回旋加速器，如图1所示，包括强流离子源200、注入线210、主磁铁400、高频腔系统300，还包括前述任一技术方案的调节装置100,100’。因此，能够在质子/重离子加速之前先行调整束流密度，大幅减少束流挡片的受轰击能量，以防止束流挡片过热并维持束流挡片的相邻平行度。

在具体使用中，狭缝可拦截最高100MeV的质子束流，最大截止束流流强10uA，单个狭缝功率500W，内部真空度好于5x10E-5 Pa，单边狭缝移动行程约50mm，狭缝挡片厚度约15mm，宽度约80mm，狭缝挡片材料可为紫铜或无氧铜。采用控制器输出电压信号，经驱动器对步进电机40进行驱动，进而带动狭缝运动；采用电位器50读取位置信号送入控制器，完成闭环控制。

综上所述，本发明在不同示例中提出一种安装于注入线上的水冷狭缝调整装置。在质子加速器技术领域的具体应用中，通过调节狭缝的束流可通行宽度以调节通过的质子流强，在保证质子束流品质的同时调节束流强度，来获得nA量级束流，甚至更低量级的束流。

本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本发明技术方案的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应被涵盖于本发明的请求保护范围内。

Claims (10)

1.一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，所述调节装置(100)装设于连接强流离子源(200)的注入线(210)中，所述调节装置(100)包括:

第一束流挡片(10)，具有第一板状阻拦部(11)以及位于所述第一板状阻拦部(11)一侧的第一冷却部(12)，所述第一板状阻拦部(11)开设有多个平行向等距排列的第一狭缝(13)，所述第一狭缝(13)之间形成为第一挡条部(14);及，

第二束流挡片(20)，具有第二板状阻拦部(21)以及位于所述第二板状阻拦部(21)一侧的第二冷却部(22)，所述第二板状阻拦部(21)开设有多个平行向等距排列的第二狭缝(23)，所述第二狭缝(23)之间形成为第二挡条部(24);

其中，所述第二束流挡片(20)紧邻且平行地配置于所述第一束流挡片(10)的束流后方，使所述第二狭缝(23)间隔地平行于所述第一狭缝(13);所述第二束流挡片(20)与所述第一束流挡片(10)之间能够相互的平行向移动，其移动方向垂直于所述第一狭缝(13)与所述第二狭缝(23)的狭缝长度方向，由束流方向(H)观测，所述第二挡条部(24)的移动是介于重合所述第一狭缝(13)的束流阻挡与重合所述第一挡条部(14)的束流放行之间，以提供nA量级以下束流的均匀化引出。

2.根据权利要求1所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，当所述第二束流挡片(20)的数量为一，并且所述第二挡条部(24)的单元宽度(24W)不小于所述第一狭缝(13)的单元宽度(13P)。

3.根据权利要求2所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，所述第一束流挡片(10)与所述第二束流挡片(20)为实质相同，包括：所述第二狭缝(23)与所述第二挡条部(24)的数量与尺寸是相同于所述第一狭缝(13)与所述第一挡条部(14)的数量与尺寸，并且所述第二挡条部(24)的单元宽度(24W)等于或略大于所述第二狭缝(23)的单元宽度(23P)。

4.根据权利要求3所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，所述第二束流挡片(20)的配置方式是与所述第一束流挡片(10)镜像对称并在所述第二狭缝(23)的平行面上旋转180度，使所述第一冷却部(12)与所述第二冷却部(22)相互错位且位于所述第一束流挡片(10)与所述第二束流挡片(20)的两组合外侧的间隙中。

5.根据权利要求1所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，当所述第二束流挡片(20,30)的数量为多个，并且所述第二挡条部(24,34)的单元宽度(24W)乘以所述第二束流挡片(20,30)的数量的和不小于所述第一狭缝(13)的单元宽度(13P)。

6.根据权利要求5所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，多个所述第二束流挡片(20,30)为实质相同，包括：每一所述第二束流挡片(20,30)的所述第二狭缝(23,33)与所述第二挡条部(24,34)的数量是相同于所述第一狭缝(13)与所述第一挡条部(14)的数量，并且所述第二挡条部(24,34)的单元宽度(24W)乘以所述第二束流挡片(20,30)的数量后再加上所述第一挡条部(14)的单元宽度的和等于或略大于所述第二狭缝(23,33)的单元宽度(23P)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，所述第一冷却部(12)与所述第二冷却部(22,32)均具有同向于挡片移动方向的冷却通道(15,25,35);或者/以及，具有冷却通道的所述第一束流挡片(10)与所述第二束流挡片(20,30)的材料选自于紫铜与无氧铜的其中一种。

8.根据权利要求7所述的回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置，其特征在于，还包括用于驱动所述第一束流挡片(10)与所述第二束流挡片(20)相互错位移动以开关束流的步进马达(40)、用于读取束流挡片相对位置的模拟量电位器(50)。

9.一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节方法，其特征在于，包括:

在连接强流离子源(200)的注入线(210)中装设有两个或两个以上紧邻且平行地配置的束流挡片(10,20,30)，每一束流挡片(10,20,30)皆开设有多个平行向等距排列的狭缝(13,23,33)，所述狭缝(13,23,33)之间形成为挡条部(14,24,34);

平行向移动所述束流挡片(10,20,30)的相对位置，其移动方向垂直于所述狭缝(13,23,33)的狭缝长度方向，由束流方向(H)观测，其中一束流挡片(20,30)的所述挡条部(24,34)是由重合相邻所述束流挡片(10)的所述挡条部(14)的束流放行往重合相邻所述束流挡片(10)的所述狭缝(13)的束流阻挡的方向移动调节，以提供nA量级以下束流的均匀化引出;同时，冷却所述束流挡片(10,20,30)。

10.一种回旋加速器，包括强流离子源(200)、注入线(210)、主磁铁(400)、高频腔系统(300)，还包括如权利要求1-8中任一项的一种回旋加速器引出nA量级以下束流的调节装置(100)。

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