CN114867183A - 一种高功率加速系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率加速系统，包括第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、第二偏转系统、第二粒子系统；所述第一粒子系统用于产生第一粒子源；所述第一偏转系统用于对第一粒子源和加速后的第二粒子源进行磁场偏转；所述加速管用于对第一粒子源和第二粒子源进行加速；所述第二偏转系统用于对加速后的第一粒子源和第二粒子源进行磁场偏转；所述第二粒子系统用于产生第二粒子源；所述第二粒子源与第一粒子源相位相反。与现有技术相比，本发明通过在加速管两端同时设置粒子源，不但利用了加速相位，也同时利用减速相位，大大地提高了电磁场利用率，在相同功率源情况下，加速管提供的束流功率可提高约一倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种加速管，具体是一种高功率加速系统。
背景技术
现有的加速管，带电粒子都是处于电磁场的加速相位进行加速，减速相位都采用各种方法避开。
现有加速结构是利用相对带电粒子是加速相位的一半电磁场对粒子进行加速获得能量。而相对带电粒子是减速相位的一半电磁场能量是不能被利用的，白白作为热损耗浪费了，如图1所示。
因此，现有技术中对于带电粒子的加速只对相位的一半进行加速，因此会浪费一半的电磁场能量，效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高功率加速系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种高功率加速系统，包括依次设置的第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、第二偏转系统、第二粒子系统；
所述第一粒子系统用于产生第一粒子源，并引出加速后的第二粒子束流；
所述第二粒子系统用于产生第二粒子源，并引出加速后的第一粒子束流；
所述第一偏转系统用于对所述第一粒子源和加速后的所述第二粒子束流进行磁场偏转；
所述加速管用于对所述第一粒子源和所述第二粒子源进行加速，使所述第一粒子源和所述第二粒子源中的带电粒子获得所需的能量及功率；
所述第二偏转系统用于对加速后的所述第一粒子束流和所述第二粒子源进行磁场偏转；
所述第二粒子源与第一粒子源相位相反。
优选的，所述第一粒子系统包括第一粒子产生装置、第一粒子引出装置；
所述第一粒子产生装置用于产生第一粒子源；
所述第一粒子引出装置用于将加速后的所述第二粒子束流从第一偏转系统中引出。
优选的，第二粒子系统包括第二粒子产生装置、第二粒子引出装置；
所述第二粒子产生装置用于产生第二粒子源；
所述第二粒子引出装置用于将加速后的所述第一粒子束流从所述第二偏转系统中引出。
优选的，经过所述第一偏转系统偏转后的第一粒子源和经过第二偏转系统偏转后的第二粒子源在所述加速管内处于相反的相位，
所述第一粒子源在第一正相位被加速，获得所需能量与功率，所述第二粒子源在第二负相位被加速，获得所需能量与功率。
优选的，所述第一粒子系统与所述第一偏转系统之间、所述第一偏转系统与所述加速管之间、所述加速管与所述第二偏转系统之间、所述第二偏转系统与所述第二粒子系统之间均通过粒子流管道连接。
本发明提供一种高功率加速系统，包括依次设置的第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、循环系统，
所述第一粒子系统用于产生第一粒子源，并引出加速后的第二粒子束流；
所述第一偏转系统用于对所述第一粒子源和加速后的所述第二粒子束流进行磁场偏转；
所述加速管用于对所述第一粒子源和所述第二粒子源进行加速，使所述第一粒子源和所述第二粒子源中的带电粒子获得所需的能量及功率；
所述第二偏转系统用于对加速后的所述第一粒子束流和所述第二粒子源进行磁场偏转；
所述循环系统用于将经过加速后的第一粒子束流改变流转方向，形成所述第二粒子源；
所述第二粒子源与第一粒子源相位相反。
优选的，所述第一粒子系统包括第一粒子产生装置、第一粒子引出装置；
所述第一粒子产生装置用于产生第一粒子源；
所述第一粒子引出装置用于将经过加速后的所述第二粒子束流从所述第一偏转系统中引出。
优选的，经过所述第一偏转系统偏转后的第一粒子源和经过第二偏转系统偏转后的第二粒子源在所述加速管内处于相反的相位，
所述第一粒子源在第一正相位被加速，获得所需能量与功率，所述第二粒子源在第二负相位被加速，获得所需能量与功率。
优选的，所述第一粒子系统与所述第一偏转系统之间、所述第一偏转系统与所述加速管之间、所述加速管与所述第二偏转系统之间、所述第二偏转系统与所述循环系统之间均通过粒子流管道连接。
与现有技术相比，本发明通过在加速管同时设置粒子源，不但利用了加速相位，也同时利用减速相位，大大地提高了电磁场利用率。
本发明可应用在工业用加速器领域，能大大提高其功率，提高产能，节省能源，也可应用在医用加速器，可以提高剂量率，缩短病人治疗时间。
附图说明
图1为现有技术对带电粒子的加速示意图；
图2为本发明的一种高功率加速系统结构示意图；
图3为本发明的一种高功率加速系统的一种实施例的示意图；
图4为本发明的一种高功率加速系统的一种实施例的结构示意图；
图5为本发明的一种高功率加速系统的另一种实施例的示意图；
图6为本发明的一种高功率加速系统的另一种实施例的结构示意图；
图7为本发明对带电粒子的加速示意图。
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做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。
实施例一：
本发明提供一种高功率加速系统，如图2所示，包括依次设置的第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、第二偏转系统、第二粒子系统；
所述第一粒子系统用于产生第一粒子源，并引出加速后的第二粒子束流；
所述第二粒子系统用于产生第二粒子源，并引出加速后的第一粒子束流；
所述第一偏转系统用于对所述第一粒子源和加速后的所述第二粒子束流进行磁场偏转，以实现注入与引出在加速管的同一侧。
所述加速管用于对所述第一粒子源和所述第二粒子源进行加速，使所述第一粒子源和所述第二粒子源中的带电粒子获得所需的能量及功率；
所述第二偏转系统用于对加速后的所述第一粒子束流和所述第二粒子源进行磁场偏转，以实现注入与引出在加速管的同一侧。
所述第二粒子源与第一粒子源相位相反，这样可以双倍利用加速管内的电磁场，提高功率转换率。
优选的，所述第一粒子系统包括第一粒子产生装置、第一粒子引出装置；
所述第一粒子产生装置用于产生第一粒子源；
所述第一粒子引出装置用于将加速后的所述第二粒子束流从第一偏转系统中引出，是加速后的高功率束流的引出管道。
优选的，第二粒子系统包括第二粒子产生装置、第二粒子引出装置；
所述第二粒子产生装置用于产生第二粒子源；
所述第二粒子引出装置用于将加速后的所述第一粒子束流从所述第二偏转系统中引出。
优选的，经过所述第一偏转系统偏转后的第一粒子源和经过第二偏转系统偏转后的第二粒子源在所述加速管内处于相反的相位，
所述第一粒子源在第一正相位被加速，获得所需能量与功率，所述第二粒子源在第二负相位被加速，获得所需能量与功率。
优选的，所述第一粒子系统与所述第一偏转系统之间、所述第一偏转系统与所述加速管之间、所述加速管与所述第二偏转系统之间、所述第二偏转系统与所述第二粒子系统之间均通过粒子流管道连接。
本实施例中，在加速管两端各设置一个粒子源，这样可以从加速管两侧引出两路束流，从而实现电子束流的双向加速，即实现对两个电子束流进行分别加速。
图4是本发明的一种高功率加速系统的一个具体实施例示意图，其中，该高功率加速系统包括第一引出系统11、第一粒子源12、第一偏转系统13、第二偏转系统14、第二引出系统15、第二粒子源16、加速管17。
本发明在加速管两头各加一个粒子源和一套引出系统，粒子源相对加速管有一定角度，通过偏转系统同时实现粒子源的偏转及引出束流的偏转。由于粒子源与引出束流的运动方向相反，经过同一偏转系统受力相反，从而分开，最终实现双向加速，参见图7。
在本实施例中，粒子源可以是电子枪，用来产生电子束流。
该实施例中，设置的第一粒子系统以及第二粒子系统，带偏转，会天然的避免了回轰/返轰/反轰问题。
上述技术方案的有益效果是：通过在加速管同时设置粒子源，不但利用了加速相位，也同时利用减速相位，大大地提高了电磁场利用率。
实施例二：
本发明提供一种高功率加速系统，包括依次设置的第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、循环系统，
所述第一粒子系统用于产生第一粒子源，并引出加速后的第二粒子束流；
所述第一偏转系统用于对所述第一粒子源和加速后的所述第二粒子束流进行磁场偏转；
所述加速管用于对所述第一粒子源和所述第二粒子源进行加速，使所述第一粒子源和所述第二粒子源中的带电粒子获得所需的能量及功率；
所述第二偏转系统用于对加速后的所述第一粒子束流和所述第二粒子源进行磁场偏转；
所述循环系统用于将经过加速后的第一粒子束流改变流转方向，形成所述第二粒子源；
所述第二粒子源与第一粒子源相位相反。
优选的，所述第一粒子系统包括第一粒子产生装置、第一粒子引出装置；
所述第一粒子产生装置用于产生第一粒子源；
所述第一粒子引出装置用于将经过加速后的所述第二粒子束流从所述第一偏转系统中引出。
优选的，经过所述第一偏转系统偏转后的第一粒子源和经过第二偏转系统偏转后的第二粒子源在所述加速管内处于相反的相位，
所述第一粒子源在第一正相位被加速，获得所需能量与功率，所述第二粒子源在第二负相位被加速，获得所需能量与功率。
优选的，所述第一粒子系统与所述第一偏转系统之间、所述第一偏转系统与所述加速管之间、所述加速管与所述第二偏转系统之间、所述第二偏转系统与所述循环系统之间均通过粒子流管道连接。
图5是本发明的一种高功率加速系统的另一个具体实施例。与前述实施例不同的是，本实施例中的第二粒子系统包括循环系统。
本实施例中，在加速管一端设置一个粒子源，在另一端设置一个循环系统，这样可以从加速管引出一路束流，该束电子流进入到循环系统后又重新进入到加速管，即实现一个电子束流进行两次加速。
图6是本发明的一种高功率加速系统的另一个具体实施例示意图，该高功率加速系统包括第一引出系统21、第一粒子源22、第一偏转系统23、第二偏转系统24、循环系统25、加速管26。
该实施例中仅采用一个粒子源，在加速管的另一侧加偏转系统和循环系统，使引出束流再次回到加速管，相对第一次进入加速管的束流的减速相位进行加速。在加速管的粒子源一侧引出束流。在粒子源一侧也要加偏转系统，使粒子源与引出束流分开，最终实现双向加速，参见图7。
在本实施例中，粒子源可以是电子枪，用来产生电子束流。
上述技术方案的有益效果是：可以提高功率利用率近2倍，对工业用加速器，在输入功率不变的情况下，产能提高2倍，经济性更高，对节能也非常有益。对于医用加速器来说，剂量率提高2倍，大大缩短病人的治疗时间，一方面每天治疗病人数增加，另一方面病人治疗时间减少体验更好。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (9)
1.一种高功率加速系统，其特征在于，包括依次设置的第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、第二偏转系统、第二粒子系统；
所述第一粒子系统用于产生第一粒子源，并引出加速后的第二粒子束流；
所述第二粒子系统用于产生第二粒子源，并引出加速后的第一粒子束流；
所述第一偏转系统用于对所述第一粒子源和加速后的所述第二粒子束流进行磁场偏转；
所述加速管用于对所述第一粒子源和所述第二粒子源进行加速，使所述第一粒子源和所述第二粒子源中的带电粒子获得所需的能量及功率；
所述第二偏转系统用于对加速后的所述第一粒子束流和所述第二粒子源进行磁场偏转；
所述第二粒子源与第一粒子源相位相反。
2.根据权利要求1所述的一种高功率加速系统，其特征在于：所述第一粒子系统包括第一粒子产生装置、第一粒子引出装置；
所述第一粒子产生装置用于产生第一粒子源；
所述第一粒子引出装置用于将加速后的所述第二粒子束流从第一偏转系统中引出。
3.根据权利要求1或2所述的一种高功率加速系统，其特征在于，第二粒子系统包括第二粒子产生装置、第二粒子引出装置；
所述第二粒子产生装置用于产生第二粒子源；
所述第二粒子引出装置用于将加速后的所述第一粒子束流从所述第二偏转系统中引出。
4.根据权利要求1所述的一种高功率加速系统，其特征在于，经过所述第一偏转系统偏转后的第一粒子源和经过第二偏转系统偏转后的第二粒子源在所述加速管内处于相反的相位，
所述第一粒子源在第一正相位被加速，获得所需能量与功率，所述第二粒子源在第二负相位被加速，获得所需能量与功率。
5.根据权利要求1所述的一种高功率加速系统，其特征在于，所述第一粒子系统与所述第一偏转系统之间、所述第一偏转系统与所述加速管之间、所述加速管与所述第二偏转系统之间、所述第二偏转系统与所述第二粒子系统之间均通过粒子流管道连接。
6.一种高功率加速系统，其特征在于，包括依次设置的第一粒子系统、第一偏转系统、加速管、循环系统，
所述第一粒子系统用于产生第一粒子源，并引出加速后的第二粒子束流；
所述第一偏转系统用于对所述第一粒子源和加速后的所述第二粒子束流进行磁场偏转；
所述加速管用于对所述第一粒子源和所述第二粒子源进行加速，使所述第一粒子源和所述第二粒子源中的带电粒子获得所需的能量及功率；
所述第二偏转系统用于对加速后的所述第一粒子束流和所述第二粒子源进行磁场偏转；
所述循环系统用于将经过加速后的第一粒子束流改变流转方向，形成所述第二粒子源；
所述第二粒子源与第一粒子源相位相反。
7.根据权利要求6所述的一种高功率加速系统，其特征在于，所述第一粒子系统包括第一粒子产生装置、第一粒子引出装置；
所述第一粒子产生装置用于产生第一粒子源；
所述第一粒子引出装置用于将经过加速后的所述第二粒子束流从所述第一偏转系统中引出。
8.根据权利要求6所述的一种高功率加速系统，其特征在于，经过所述第一偏转系统偏转后的第一粒子源和经过第二偏转系统偏转后的第二粒子源在所述加速管内处于相反的相位，
所述第一粒子源在第一正相位被加速，获得所需能量与功率，所述第二粒子源在第二负相位被加速，获得所需能量与功率。
9.根据权利要求6所述的一种高功率加速系统，其特征在于，所述第一粒子系统与所述第一偏转系统之间、所述第一偏转系统与所述加速管之间、所述加速管与所述第二偏转系统之间、所述第二偏转系统与所述循环系统之间均通过粒子流管道连接。
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