CN115226285B - 一种用于同步回旋加速器的旋转电容 - Google Patents
一种用于同步回旋加速器的旋转电容 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115226285B CN115226285B CN202211020954.XA CN202211020954A CN115226285B CN 115226285 B CN115226285 B CN 115226285B CN 202211020954 A CN202211020954 A CN 202211020954A CN 115226285 B CN115226285 B CN 115226285B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- capacitor
- blades
- rotating shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 158
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
- H05H13/02—Synchrocyclotrons, i.e. frequency modulated cyclotrons
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
Abstract
本发明属于回旋加速器技术领域，公开了一种用于同步回旋加速器的旋转电容，旋转电容包括壳体、定子组件和转子组件；壳体设有真空腔室；定子组件设于真空腔室内，包括第一定子机构和第二定子机构，第一定子机构和第二定子机构分别电连接谐振腔外导体和谐振腔内导体；转子组件包括绝缘转轴和设于绝缘转轴上且相互连接的第一转子机构和第二转子机构，第一转子机构对应第一定子机构形成第一电容，第二转子机构对应第二定子机构形成第二电容，绝缘转轴转动连接于壳体以使第一电容和第二电容周期性变化。本发明的用于同步回旋加速器的旋转电容，绝缘转轴不需要传输电流，仅用于带动转子组件旋转，热负载小，进而提升了旋转电容的性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及回旋加速器技术领域，尤其涉及一种用于同步回旋加速器的旋转电容。
背景技术
同步回旋加速器又称稳相加速器或调频回旋加速器，为实现粒子在同步回旋加速器中可以持续进行加速，同步回旋加速器中的射频谐振腔的频率需要与粒子的回旋频率相匹配，以保持谐振加速条件，从而突破经典回旋加速器中相对论性质量增加对提高能量的限制。在同步回旋加速器中，随着粒子能量的增加，飞行半径进而增大，粒子的回旋频率逐渐减小。为实现可以持续加速不同束团的粒子，同步回旋加速器中的射频谐振腔的频率需要先减小，并快速恢复至初始的加速器频率，为继续加速下一个粒子束团做准备。射频谐振腔上述的频率调制一般通过旋转电容实现。旋转电容通过周期性的改变定子叶片与转子叶片的重叠面积从而周期性地调制电容的大小，进而周期性地调制射频谐振腔的频率。现有的用于同步回旋加速器的旋转电容一般采用一套定子机构与一套转子机构，转子机构的转子旋转轴除了用于支持转子叶片旋转，还需要传输几百安培甚至上千安培的电流，因此温升比较严重，极大地降低转子旋转轴的寿命，进而影响旋转电容及同步回旋加速器的性能和使用寿命。
因此，亟需一种用于同步回旋加速器的旋转电容解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于同步回旋加速器的旋转电容，旋转电容的绝缘转轴不需要传输电流，仅用于带动转子组件旋转，热负载小，进而提升了旋转电容的性能和使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种用于同步回旋加速器的旋转电容，所述旋转电容连接谐振腔组件，所述谐振腔组件包括谐振腔真空室、谐振腔外导体和谐振腔内导体，所述谐振腔外导体和所述谐振腔内导体分别设置于所述谐振腔真空室的外部和内部，所述旋转电容包括：
壳体，所述壳体设置有真空腔室；
定子组件，所述定子组件设置于所述真空腔室内，所述定子组件包括第一定子机构和第二定子机构，所述第一定子机构和所述第二定子机构分别电连接所述谐振腔外导体和所述谐振腔内导体；
转子组件，所述转子组件包括绝缘转轴和设置于所述绝缘转轴上的第一转子机构和第二转子机构，所述第一转子机构和所述第二转子机构设置于所述真空腔室内且相互连接，所述第一转子机构对应所述第一定子机构形成第一电容，所述第二转子机构对应所述第二定子机构形成第二电容，所述绝缘转轴转动连接于所述壳体，以使所述第一电容和所述第二电容周期性变化。
作为本发明的一种优选结构，所述第一定子机构包括至少一层第一定子叶片层，所述第一定子叶片层包括多片第一定子叶片，所述第一转子机构包括至少一层第一转子叶片层，所述第一转子叶片层包括多片第一转子叶片，所述第一定子叶片和所述第一转子叶片沿所述绝缘转轴的轴向间隔设置，且所述第一定子叶片和所述第一转子叶片能够相互重叠以形成第一电容。
作为本发明的一种优选结构，多片所述第一定子叶片沿所述绝缘转轴的径向圆周间隔均匀分布，且多片所述第一转子叶片沿所述绝缘转轴的径向圆周间隔均匀分布。
作为本发明的一种优选结构，所述第一定子机构包括多层所述第一定子叶片层，所述第一转子机构包括多层所述第一转子叶片层，多层所述第一定子叶片层和多层所述第一转子叶片层沿所述绝缘转轴的轴向依次间隔设置。
作为本发明的一种优选结构，所述第二定子机构包括至少一层第二定子叶片层，所述第二定子叶片层包括多片第二定子叶片，所述第二转子机构包括至少一层第二转子叶片层，所述第二转子叶片层包括多片第二转子叶片，所述第二定子叶片和所述第二转子叶片沿所述绝缘转轴的轴向间隔设置，且所述第二定子叶片和所述第二转子叶片能够相互重叠以形成第二电容。
作为本发明的一种优选结构，多片所述第二定子叶片沿所述绝缘转轴的径向圆周间隔均匀分布，且多片所述第二转子叶片沿所述绝缘转轴的径向圆周间隔均匀分布。
作为本发明的一种优选结构，所述第二定子机构包括多层所述第二定子叶片层，所述第二转子机构包括多层所述第二转子叶片层，多层所述第二定子叶片层和多层所述第二转子叶片层沿所述绝缘转轴的轴向依次间隔设置。
作为本发明的一种优选结构，所述定子组件还包括第一定子固定架和第二定子固定架，所述第一定子机构固定连接于所述第一定子固定架，所述第二定子机构固定连接于所述第二定子固定架，所述第一定子固定架和所述第二定子固定架分别电连接所述谐振腔外导体和所述谐振腔内导体。
作为本发明的一种优选结构，所述转子组件还包括转子固定架和紧固件，所述转子固定架套装于所述绝缘转轴上，且贯设于所述第一定子固定架和所述第二定子固定架内，所述紧固件用于可拆卸连接所述第一转子机构和所述转子固定架，及可拆卸连接所述第二转子机构和所述转子固定架。
作为本发明的一种优选结构，所述绝缘转轴的材料包括氧化铍或者氮化铝。
本发明的有益效果：
本发明所提供的用于同步回旋加速器的旋转电容，连接同步回旋加速器的的谐振腔组件，第一定子机构设置于上层，与谐振腔外导体电连接以保持同电位；第二定子机构设置于下层，与谐振腔内导体电连接以保持同电位，第一转子机构和第一定子机构之间形成第一电容，第二转子机构和第二定子机构之间形成第二电容；绝缘转轴转动以使第一电容和第二电容周期性变化，从而形成旋转电容的电容值产生周期性变化，进而实现谐振腔组件的周期性调制；第一转子机构和第二转子机构转动过程中，电流分别周期性地在谐振腔外导体和第一定子机构之间传输、在谐振腔内导体和第二定子机构之间传输；同时，电流也会周期性地在第一转子机构和第二转子机构之间传输，绝缘转轴不需要传输电流，仅用于带动第一转子机构和第二转子机构旋转，大大降低了热负载，利于提高转子组件的寿命，提升旋转电容的性能和工作寿命，从而保证同步回旋加速器对粒子的持续加速性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于同步回旋加速器的旋转电容的工作原理图；
图2是本发明实施例提供的旋转电容连接谐振腔组件的结构示意图。
图中：
1、壳体；11、真空腔室；12、真空密封件；2、定子组件；21、第一定子机构；211、第一定子叶片；22、第二定子机构；221、第二定子叶片；23、第一定子固定架；24、第二定子固定架；241、固定盘；3、转子组件；31、绝缘转轴；32、第一转子机构；321、第一转子叶片；33、第二转子机构；331、第二转子叶片；34、转子固定架；35、紧固件；
100、谐振腔组件；101、谐振腔真空室；102、谐振腔外导体；103、谐振腔内导体；104、功率耦合器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
为实现粒子在同步回旋加速器中可以持续进行加速，同步回旋加速器中的射频谐振腔的频率需要与粒子的回旋频率相匹配，以保持谐振加速条件，从而突破经典回旋加速器中相对论性质量增加对提高能量的限制。在同步回旋加速器中，随着粒子能量的增加，飞行半径进而增大，粒子的回旋频率逐渐减小。为实现可以持续加速不同束团的粒子，同步回旋加速器中的射频谐振腔的频率需要先减小，并快速恢复至初始的加速器频率，为继续加速下一个粒子束团做准备。射频谐振腔上述的频率调制一般通过旋转电容实现。旋转电容通过周期性的改变定子叶片与转子叶片的重叠面积从而周期性地调制电容的大小，进而周期性地调制射频谐振腔的频率。现有的用于同步回旋加速器的旋转电容一般采用一套定子机构与一套转子机构，转子机构的转子旋转轴除了用于支持转子叶片旋转，还需要传输几百安培甚至上千安培的电流，因此温升比较严重，极大地降低转子旋转轴的寿命，进而影响旋转电容及同步回旋加速器的性能和使用寿命。
为解决上述问题，如图1和图2所示，本发明实施例提供一种用于同步回旋加速器的旋转电容，旋转电容连接同步回旋加速器的谐振腔组件100，谐振腔组件100包括谐振腔真空室101、谐振腔外导体102和谐振腔内导体103，谐振腔外导体102和谐振腔内导体103分别设置于谐振腔真空室101的外部和内部。
旋转电容包括壳体1、定子组件2和转子组件3。壳体1设置有真空腔室11，还包括真空密封件12；壳体1上还设置有真空法兰接口(图中未示出)用于连接真空泵，以形成2×10- 5Torr或更高的真空度；真空密封件12对壳体1进行密封，真空密封件12可采用磁流体密封，磁流体密封能够把旋转运动传递到密封容器内，因此，在保证壳体1的真空度的前提下，能够保持转子组件3的高转速，以满足旋转电容的性能要求。定子组件2设置于真空腔室11内，定子组件2包括第一定子机构21和第二定子机构22，第一定子机构21和第二定子机构22分别电连接谐振腔外导体102和谐振腔内导体103。
本发明实施例提供的用于同步回旋加速器的旋转电容，第一定子机构21设置于上层，与谐振腔外导体102电连接以保持同电位；第二定子机构22设置于下层，与谐振腔内导体103电连接以保持同电位。转子组件3包括绝缘转轴31和固定连接于绝缘转轴31上的第一转子机构32和第二转子机构33；绝缘转轴31转动连接于壳体1的真空密封件12处。绝缘转轴31采用氧化铍材料或者氮化铝材料，氧化铍材料和氮化铝材料具有高导热性能，能够通过连接壳体1的真空密封件12传递转动热量，且绝缘性能良好，避免温升。更进一步地，还可以在绝缘转轴31上、壳体1的外侧设置旋转散热片(图中未示出)，利用绝缘转轴31的高导热性能，旋转散热片接触空气从而能够为转子组件3提供更多的冷却性能，进一步减少绝缘转轴31的发热。绝缘转轴31的转动通过电机(图中未示出)进行驱动。
第一转子机构32和第二转子机构33设置于真空腔室11内，且分别对应第一定子机构21和第二定子机构22，第一转子机构32和第一定子机构21之间形成第一电容C1，第二转子机构33和第二定子机构22之间形成第二电容C2；绝缘转轴31转动以使第一电容C1和第二电容C2周期性变化。第一转子机构32和第二转子机构33同时设置于绝缘转轴31上，第一转子机构32和第二转子机构33之间相互连接，能够传输电流。第一电容C1的往复变化和第二电容C2的往复变化从而形成旋转电容的电容值产生周期性变化；第一电容C1和第二电容C2串联在谐振腔组件100上，进而实现谐振腔组件100的周期性调制。可以理解，第一定子机构21和第一转子机构32之间具有电势，第二定子机构22和第二转子机构33之间具有电势。图1为本发明实施例提供的用于同步回旋加速器的旋转电容的工作原理图，第一定子机构21和第二定子机构22分别电连接振腔外导体102和谐振腔内导体103，因此第一定子机构21和第二定子机构22之间的电压保持不变；随着第一电容C1的往复变化和第二电容C2的往复变化，电荷量也会发生周期性地变化，因此，随着绝缘转轴31的转动，第一转子机构32和第二转子机构33随之转动的过程中，电流分别周期性地在谐振腔外导体102和第一定子机构21之间传输、在谐振腔内导体103和第二定子机构22之间传输，如图1中带箭头的虚线所示；同时，电流也会周期性地在第一转子机构32和第二转子机构33之间传输，绝缘转轴31不需要传输电流，仅用于带动第一转子机构32和第二转子机构33旋转，大大降低了热负载，利于提高转子组件3的寿命，提升旋转电容的性能和工作寿命。
作为优选方案，第一定子机构21包括至少一层第一定子叶片层，第一定子叶片层包括多片第一定子叶片211，第一转子机构32包括至少一层第一转子叶片层，第一转子叶片层包括多片第一转子叶片321，第一定子叶片211和第一转子叶片321沿绝缘转轴31的轴向间隔设置，且第一定子叶片211和第一转子叶片321能够相互重叠以形成第一电容C1；第一转子叶片321的旋转使第一定子叶片211和第一转子叶片321的重叠面积发生周期性变化，因而第一电容C1的大小发生周期性变化。
同样，作为优选方案，第二定子机构22包括至少一层第二定子叶片层，第二定子叶片层包括多片第二定子叶片221，第二转子机构33包括至少一层第二转子叶片层，第二转子叶片层包括多片第二转子叶片331，第二定子叶片221和第二转子叶片331沿绝缘转轴31的轴向间隔设置，且第二定子叶片221和第二转子叶片331能够相互重叠以形成第二电容C2；第二转子叶片331的旋转使第二定子叶片221和第二转子叶片331的重叠面积发生周期性变化，因而第二电容C2的大小发生周期性变化。
作为优选方案，多片第一定子叶片211沿绝缘转轴31的径向圆周间隔均匀分布，且多片第一转子叶片321沿绝缘转轴31的径向圆周间隔均匀分布。同样地，多片第二定子叶片221沿绝缘转轴31的圆周间隔均匀分布，且多片第二转子叶片331沿绝缘转轴31的径向圆周间隔均匀分布。第一定子叶片211的数量等于第一电容C1的变化次数，第二转子叶片331的数量等于第二电容C2的变化次数，使第一定子叶片211和第二转子叶片331数量相等，其数量也即旋转电容的电容值变化次数。旋转电容的电容变化次数可以根据同步回旋加速器的束流重复频率确定，同步回旋加速器对束流重复频率的要求决定了本发明实施例的旋转电容需要达到重复频率，进而影响第一定子叶片211、第一转子叶片321、第二定子叶片221和第二转子叶片331的数量，其具体数值可根据同步回旋加速器的性能进行设计，本实施例在此不作限制。
具体而言，第一定子机构21包括多层第一定子叶片层，第一转子机构32包括多层第一转子叶片层，多层第一定子叶片层和多层第一转子叶片层沿绝缘转轴31的轴向依次间隔设置。同样，第二定子机构22包括多层第二定子叶片层，第二转子机构33包括多层第二转子叶片层，多层第二定子叶片层和多层第二转子叶片层沿绝缘转轴31的轴向依次间隔设置。如图2所示，本发明实施例的第一定子机构21包括3层第一定子叶片层，第二定子机构22包括3层第二定子叶片层，相应地，第一转子机构32包括3层第一转子叶片层，第二转子机构33包3层第二转子叶片层。3层第一定子叶片层和3层第一转子叶片层依次间隔设置，且3层第二定子叶片层和3层第二转子叶片层依次间隔设置。第一定子叶片层的层数和第一转子叶片层的层数、第二定子叶片层的层数和第二转子叶片层的层数根据谐振腔组件100的频率要求进行增减，本实施例不对具体层数进行限定。
具体而言，第一定子叶片层和第一转子叶片层之间的间距等于第二定子叶片层和第二转子叶片层之间的间距，而且，第一定子叶片211、第二定子叶片221、第一转子叶片321和第二转子叶片331的厚度也均相等。通过调整间距，可调整旋转电容的最大电容值和最小电容值。而且，通过改变第一定子叶片211、第二定子叶片221、第一转子叶片321和第二转子叶片331的形状、面积，以满足谐振腔组件100的频率曲线的要求。第一定子叶片211、第二定子叶片221、第一转子叶片321和第二转子叶片331均采用无氧铜材料制成，具有良好的导电性能。
作为优选方案，定子组件2还包括第一定子固定架23和第二定子固定架24，第一定子机构21固定连接于第一定子固定架23，第二定子机构22固定连接于第二定子固定架24，第一定子固定架23和第二定子固定架24分别电连接谐振腔外导体102和谐振腔内导体103，以分别保持第一定子机构21与谐振腔外导体102同电位，第二定子机构22和谐振腔内导体103同电位。第二定子固定架24还设置有固定盘241，固定盘241连接谐振腔内导体103，固定盘241能够为旋转电容提供良好支撑，保证旋转电容的性能稳定性和工作可靠性。
作为优选方案，转子组件3还包括转子固定架34和紧固件35，转子固定架34套装于绝缘转轴31上，且贯设于第一定子固定架23和第二定子固定架24内，紧固件35用于可拆卸连接第一转子机构32和转子固定架34，紧固件35也用于可拆卸连接第二转子机构33和转子固定架34。紧固件35可设置有多个，从而实现第一转子机构32和转子固定架34的可拆卸连接，以及第二转子机构33和转子固定架34的可拆卸连接。紧固件35可为螺钉、销钉等固定件的任意一种，本发明实施例不作具体限制。转子固定架34采用导电材料，能够传输第一转子机构32和第二转子机构33之间的电流。转子固定架34优选使用铝作为加工材料，铝的密度低，能够减小转子固定架34的重量，进一步降低旋转电容的总重量，从而降低绝缘转轴31的工作负载，减少绝缘转轴31的发热。
同时，本发明实施例还提供一种同步回旋加速器，包括上述的旋转电容，同步回旋加速器还包括谐振腔组件100，谐振腔组件100包括谐振腔真空室101、谐振腔外导体102和谐振腔内导体103，谐振腔外导体102和谐振腔内导体103分别设置于谐振腔真空室101的外部和内部，谐振腔外导体102和谐振腔内导体103分别电连接旋转电容的第一定子机构21和第二定子机构22，旋转电容的第一定子机构21与谐振腔外导体102保持同电位，第二定子机构22与谐振腔内导体103保持同电位，第一转子机构32和第一定子机构21之间形成第一电容C1，第二转子机构33和第二定子机构22之间形成第二电容C2，绝缘转轴31转动以使第一电容C1和第二电容C2周期性变化，从而形成旋转电容的电容值产生周期性变化，进而实现谐振腔组件100的周期性调制，以实现粒子在同步回旋加速器中可以持续进行加速。旋转电容工作过程中，电流分别周期性地在谐振腔外导体102和第一定子机构21之间传输、在谐振腔内导体103和第二定子机构22之间传输，同时，电流也会周期性地在第一转子机构32和第二转子机构33之间传输，绝缘转轴31不需要传输电流，仅用于带动第一转子机构32和第二转子机构33旋转，大大降低了热负载，利于提高转子组件3的寿命，提升旋转电容的性能和工作寿命。
作为优选方案，同步回旋加速器还包括功率耦合器104，采用电感耦合方式，功率耦合器104的一端电连接谐振腔内导体103，另一端电连接外部射频功率源，功率耦合器104设置于谐振腔内导体103和谐振腔外导体102之间。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于同步回旋加速器的旋转电容，所述旋转电容连接谐振腔组件（100），所述谐振腔组件（100）包括谐振腔真空室（101）、谐振腔外导体（102）和谐振腔内导体（103），所述谐振腔外导体（102）和所述谐振腔内导体（103）分别设置于所述谐振腔真空室（101）的外部和内部，其特征在于，所述旋转电容包括：
壳体（1），所述壳体（1）设置有真空腔室（11）；
定子组件（2），所述定子组件（2）设置于所述真空腔室（11）内，所述定子组件（2）包括第一定子机构（21）和第二定子机构（22），所述第一定子机构（21）和所述第二定子机构（22）分别电连接所述谐振腔外导体（102）和所述谐振腔内导体（103）；
转子组件（3），所述转子组件（3）包括绝缘转轴（31）和设置于所述绝缘转轴（31）上的第一转子机构（32）和第二转子机构（33），所述第一转子机构（32）和所述第二转子机构（33）设置于所述真空腔室（11）内且相互连接，所述第一转子机构（32）对应所述第一定子机构（21）形成第一电容，所述第二转子机构（33）对应所述第二定子机构（22）形成第二电容，所述绝缘转轴（31）转动连接于所述壳体（1），以使所述第一电容和所述第二电容周期性变化；
所述第一定子机构（21）包括至少一层第一定子叶片层，所述第一定子叶片层包括多片第一定子叶片（211），所述第一转子机构（32）包括至少一层第一转子叶片层，所述第一转子叶片层包括多片第一转子叶片（321），所述第一定子叶片（211）和所述第一转子叶片（321）沿所述绝缘转轴（31）的轴向间隔设置，且所述第一定子叶片（211）和所述第一转子叶片（321）能够相互重叠以形成第一电容。
2.根据权利要求1所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，多片所述第一定子叶片（211）沿所述绝缘转轴（31）的径向圆周间隔均匀分布，且多片所述第一转子叶片（321）沿所述绝缘转轴（31）的径向圆周间隔均匀分布。
3.根据权利要求1或2所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，所述第一定子机构（21）包括多层所述第一定子叶片层，所述第一转子机构（32）包括多层所述第一转子叶片层，多层所述第一定子叶片层和多层所述第一转子叶片层沿所述绝缘转轴（31）的轴向依次间隔设置。
4.根据权利要求1所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，所述第二定子机构（22）包括至少一层第二定子叶片层，所述第二定子叶片层包括多片第二定子叶片（221），所述第二转子机构（33）包括至少一层第二转子叶片层，所述第二转子叶片层包括多片第二转子叶片（331），所述第二定子叶片（221）和所述第二转子叶片（331）沿所述绝缘转轴（31）的轴向间隔设置，且所述第二定子叶片（221）和所述第二转子叶片（331）能够相互重叠以形成第二电容。
5.根据权利要求4所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，多片所述第二定子叶片（221）沿所述绝缘转轴（31）的径向圆周间隔均匀分布，且多片所述第二转子叶片（331）沿所述绝缘转轴（31）的径向圆周间隔均匀分布。
6.根据权利要求4或5所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，所述第二定子机构（22）包括多层所述第二定子叶片层，所述第二转子机构（33）包括多层所述第二转子叶片层，多层所述第二定子叶片层和多层所述第二转子叶片层沿所述绝缘转轴（31）的轴向依次间隔设置。
7.根据权利要求1所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，所述定子组件（2）还包括第一定子固定架（23）和第二定子固定架（24），所述第一定子机构（21）固定连接于所述第一定子固定架（23），所述第二定子机构（22）固定连接于所述第二定子固定架（24），所述第一定子固定架（23）和所述第二定子固定架（24）分别电连接所述谐振腔外导体（102）和所述谐振腔内导体（103）。
8.根据权利要求7所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，所述转子组件（3）还包括转子固定架（34）和紧固件（35），所述转子固定架（34）套装于所述绝缘转轴（31）上，且贯设于所述第一定子固定架（23）和所述第二定子固定架（24）内，所述紧固件（35）用于可拆卸连接所述第一转子机构（32）和所述转子固定架（34），及可拆卸连接所述第二转子机构（33）和所述转子固定架（34）。
9.根据权利要求1所述的用于同步回旋加速器的旋转电容，其特征在于，所述绝缘转轴（31）的材料包括氧化铍或者氮化铝。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211020954.XA CN115226285B (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种用于同步回旋加速器的旋转电容 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211020954.XA CN115226285B (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种用于同步回旋加速器的旋转电容 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115226285A CN115226285A (zh) | 2022-10-21 |
| CN115226285B true CN115226285B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=83616996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211020954.XA Active CN115226285B (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种用于同步回旋加速器的旋转电容 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115226285B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1350986A (en) * | 1970-04-29 | 1974-04-24 | Philips Electronic Associated | High-frequency electrical resonators for particle acceleration |
| JPH08273899A (ja) * | 1995-04-04 | 1996-10-18 | Kobe Steel Ltd | 高周波四重極加速装置 |
| CN101715272A (zh) * | 2009-08-13 | 2010-05-26 | 中国科学院近代物理研究所 | 大功率铁氧体加载变频调谐腔 |
| CN102711357A (zh) * | 2011-12-10 | 2012-10-03 | 中国科学院近代物理研究所 | 变频调谐腔 |
| CN104244562A (zh) * | 2013-06-12 | 2014-12-24 | 梅维昂医疗系统股份有限公司 | 产生具有可变能量的带电粒子的粒子加速器 |
| CN106329034A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-01-11 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 一种用于紧凑型超导回旋加速器高频谐振腔同轴波导的快捷接头 |
| CN106385758A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-08 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 超导回旋加速器谐振腔容性耦合匹配方法 |
| DE102016107400A1 (de) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | Von Ardenne Gmbh | Induktiv gekoppelte Plasmaquelle und Vakuumprozessieranlage |
| JP2018006196A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 三菱電機株式会社 | 円形加速器 |
| CN108834301A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-16 | 中国原子能科学研究院 | 同步回旋加速器中旋转电容转子的电接触方法及其结构 |
| CN110035597A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-19 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种变频非调谐腔结构 |
-
2022
- 2022-08-24 CN CN202211020954.XA patent/CN115226285B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1350986A (en) * | 1970-04-29 | 1974-04-24 | Philips Electronic Associated | High-frequency electrical resonators for particle acceleration |
| JPH08273899A (ja) * | 1995-04-04 | 1996-10-18 | Kobe Steel Ltd | 高周波四重極加速装置 |
| CN101715272A (zh) * | 2009-08-13 | 2010-05-26 | 中国科学院近代物理研究所 | 大功率铁氧体加载变频调谐腔 |
| CN102711357A (zh) * | 2011-12-10 | 2012-10-03 | 中国科学院近代物理研究所 | 变频调谐腔 |
| CN104244562A (zh) * | 2013-06-12 | 2014-12-24 | 梅维昂医疗系统股份有限公司 | 产生具有可变能量的带电粒子的粒子加速器 |
| DE102016107400A1 (de) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | Von Ardenne Gmbh | Induktiv gekoppelte Plasmaquelle und Vakuumprozessieranlage |
| JP2018006196A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 三菱電機株式会社 | 円形加速器 |
| CN106329034A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-01-11 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 一种用于紧凑型超导回旋加速器高频谐振腔同轴波导的快捷接头 |
| CN106385758A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-08 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 超导回旋加速器谐振腔容性耦合匹配方法 |
| CN108834301A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-16 | 中国原子能科学研究院 | 同步回旋加速器中旋转电容转子的电接触方法及其结构 |
| CN110035597A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-19 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种变频非调谐腔结构 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 低能小型医用回旋加速器谐振腔的有限元分析;董天临;答嘉曦;余调琴;;华中科技大学学报(自然科学版)(第05期);全文 * |
| 医用回旋加速器射频系统发射射频信号的必要组成单元分析;杨学文;李帅;李剑明;;医疗卫生装备(第05期);全文 * |
| 紧凑型回旋加速器物理问题及调束技术;张天爵;姚红娟;李振国;管锋平;温立鹏;解怀东;安世忠;杨建俊;;强激光与粒子束(第01期);全文 * |
| 非均匀传输线型谐振腔的研究;李智慧, 唐靖宇, 朱昆, 张侠, 马钟仁;强激光与粒子束(第06期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115226285A (zh) | 2022-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101873018B (zh) | 车辆驱动用旋转电机及使用该车辆驱动用旋转电机的车辆 | |
| CN101291068B (zh) | 一种发电功率全控并网式风力发电驱动系统 | |
| US20170025922A1 (en) | Flywheel energy storage device, wind power generation system and vehicle energy feedback brake system | |
| CN115226285B (zh) | 一种用于同步回旋加速器的旋转电容 | |
| CN110379691B (zh) | 一种紧凑型高效率轴向输出te51模式相对论磁控管 | |
| CN111277168A (zh) | 旋转式纳米发电机及供电器件 | |
| EP2781142B1 (en) | Rf system for synchrocyclotron | |
| CN113474973A (zh) | 电机、电机控制器、热交换系统和控制方法 | |
| CN211859977U (zh) | 旋转式纳米发电机及供电器件 | |
| CN110931332B (zh) | 真空微波振荡源 | |
| CN211017690U (zh) | 一种滑环 | |
| US5386451A (en) | Anode potential stator design | |
| KR200328349Y1 (ko) | 나노분말 제조용 전기폭발 장비 | |
| CN108667192A (zh) | 一种新能源汽车的电机散热盘 | |
| Schneider et al. | Nevis Synchrocyclotron Conversion Program-RF System | |
| RU2074482C1 (ru) | Униполярный агрегат | |
| CN117596762B (zh) | 一种用于放电等离子体的双极性纳秒脉冲电源 | |
| CN219959093U (zh) | 一种加速预锂的装置 | |
| KR100668115B1 (ko) | 마그네트론 발진기의 결합구조 | |
| CN210897383U (zh) | 一种高效散热聚合物锂电池组结构 | |
| CA1117171A (en) | Electric vehicle drive train having unipolar motor | |
| JPH0127548B2 (zh) | ||
| JP2005085685A (ja) | マグネトロン | |
| CN115085403A (zh) | 空心立体谐振线圈、无线电能传输用耦合线圈及机械转轴用无线电能传输装置 | |
| CN116845429A (zh) | 一种高频电场加热电池系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |