CN116981152B - 一种桌面型回旋加速器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桌面型回旋加速器系统，该系统包括混合型中心区磁铁结构、小磁气隙与浅谷区相结合的主磁铁结构、紧凑型高频腔体、紧凑型剥离靶布局结构、紧凑型频率调谐机构、多层变磁阻屏蔽结构、无中心孔的磁场测量装置。本发明解决了传统回旋加速器中心区凸起的磁极会产生一次谐波的问题、解决了因主磁铁盖板距离中心平面过近而导致在高频孔处平均磁场下降严重、或由于桌面型回旋加速器平均磁场高而导致在高频孔处产生较大漏磁场、以及导致磁极张角加大、使得高频腔安装空间紧张的问题；还解决了因高度空间太小，给高频腔体设计带来了更多限制、剥离靶布局不够紧凑、磁屏蔽装置质量大且效果不好、以及没有中心孔导致磁场测量很困难的问题。

Description

一种桌面型回旋加速器系统
技术领域
本发明属于小型回旋加速器技术领域，尤其涉及一种桌面型回旋加速器系统。
背景技术
目前在中国，肿瘤和心脑血管疾病患者日益增加，对诊断用放射性同位素的需求越来越多。在众多生产医用放射性同位素的回旋加速器产品中，桌面型回旋加速器以其体积小巧省空间、性价比高而独占鳌头：桌面型回旋加速器和传统医用大型回旋加速器相比，能够在不拆改和扩建医院原有房屋、不额外增加扩建房屋的巨额资金的情况下，就地取材利用现有的治疗室快速投入使用。桌面型回旋加速器和同等能量的传统回旋加速器相比，直径缩小到同等能量传统回旋加速器的五分之三、高度缩小到同等能量传统的近二分之一；同时，桌面型回旋加速器的平均磁场要比常规加速器的平均磁场高很多。平均磁场相比传统加速器高很多的原因是：在束流磁刚度相同的情况下，回旋加速器半径越小，则所需的磁场通量密度越高。也就意味着桌面型回旋加速器的平均磁场较高。
桌面型回旋加速器系统设计难点之一：超小型回旋加速器狭小的中心区磁铁结构的设计。传统大型加速器磁铁芯柱通常采用软磁材料，如图1e所示。为了增强中心区处磁场强度，其不得不采用在芯柱表面增加两块凸起的磁极的方法用以增强磁场强度。之所以采用增加凸起磁极的方法，是因为中心区空间狭小而设备较多形成拥挤：芯柱上表面既要布设电极、还要布设离子源，所剩空间无己，因此不得不把芯柱局部的磁铁抬高，通过减小中心区磁铁之间的气隙的高度来强化磁场。上述在芯柱表面布设凸起磁极的方法会使得设计和调试的难度增大:第一、凸起的磁极会产生一次谐波，一次谐波将会造成束流损失而使得加速器运行困难；第二、凸起计算是很有讲究的，既要满足平均场的要求，又不能和中心区其它部件的物理位置产生冲突，因此，增加了设计的难度。桌面型回旋加速器的平均磁场要比常规加速器的平均磁场高很多，更加需要中心区处有较强的磁场，显然，如果采用在芯柱表面增加两块凸起的磁极的方法，既造成束流损失的困难又增加了整体设计的难度。
桌面型回旋加速器系统设计的难点之二：主磁铁设计。第一、桌面型回旋加速器的主磁铁盖板上的高频孔距离中心平面过近、导致平均磁场下降严重：由于加速腔体与真空系统安装需要，要在盖板上开四个圆孔，开孔处由于磁铁被挖去，使得开孔处的磁场相比其他地方磁场减弱，导致该处磁场有较大幅度的降低，平均磁场下降如图2b所示。第二、桌面型回旋加速器由于平均磁场高了很多，则磁极张角就必然加大，磁极张角加大的情况下再采用传统的磁场垫补方式就不适用了：传统垫补方式是通过加工镶条两个侧边、通过在镶条两个侧边增加凹凸不平的曲面实现磁场垫补。由于镶条两个侧边凸起的地方要额外占用磁极两侧的空间，如果磁极张角加大就会使得高频腔的安装空间非常紧张、甚至挤占高频腔的安装空间。第三、由于桌面型回旋加速器重量轻、平均磁场高的原因，通常会产生较大的漏磁场。当加速器盖板的磁通密度过大时，就会造成严重漏磁。漏磁场会影响加速器外围部件的运行；第四、还由于传统方法的镶条的角宽度尺寸决定了高频加速腔的尺寸，所以需要垫补完成后才可以完全确定高频腔的尺寸，致使安装周期长。安装周期长和市场对于桌面型回旋加速器要求简便快捷投入使用的需求相矛盾。
桌面型回旋加速器系统设计的难点之三：高频腔体的设计。桌面型回旋加速器体积大幅度缩小以后，腔体的谐振频率过高难以满足要求，同时品质因数降低，腔体性能变差。第一,桌面回旋加速器按照传统的方法采用直联的方法将2个Dee板头部过桥连接或者直接连接、从而用一台功率驱动两个腔体的方法不可行了：高频腔外壳头部的高度由传统加速器的150mm缩小到46mm,如果在中心区将2个Dee板头部过桥连接或者直接连接的方法是很难实现的，因为仅剩下的46mm的空间还要布设离子源等，而如果采用两台功率源分别驱动两个腔体会耗费大量成本；第二是采用调节内杆的直径降低腔体的谐振频率的方法不可行了，内杆的直径相对细则可以降低腔体的谐振频率,但是桌面型回旋加速器的内杆受到加速器整体体积大幅度缩小的影响，其内杆直径已经不能再细了，内杆太细则强度不够也会出现问题。第三是采用增加外壳在谷区的高度、从而提高腔体品质因数的方法不可行了：常规加速器的谐振腔外壳体在谷区部分大半径的高度大约为600mm，桌面型回旋加速器谐振腔外壳体在谷区部分大半径的高度由600mm变为80mm,缩小了将近七分之一，这是因为桌面型回旋加速器的主磁铁由很厚变得很薄的缘故。所谓谷区就是圆周方向均匀排布的四块主磁铁每相邻两块主磁铁之间的空隙。高频腔体180度对称安装在其中2个谷区内。由于桌面型回旋加速器的谷区变得极浅，使得如果采用传统腔体结构得到的品质因数极低。
桌面型回旋加速器系统设计的难点之四：频率调谐机构的设计。第一、现有技术直线驱动机构位于波纹管的后端，占据尺寸空间较大：直线驱动机构一般包括电机、减速机、联轴器、推力轴承及其背紧螺母、电机安装架、梯形丝杆和梯形螺母、直线导轨、支撑安装座、行程开关、行程两端机械限位结构等，使得整个高频腔体频率调谐机构外形尺寸大，无法满足超小型的桌面型回旋加速器高频腔体频率调谐机构的需求。第二、调谐电容板接地不可靠，导致真空度低时可能会造成局部拉弧甚至产生电子倍增效应而使设备运行不稳定。
桌面型回旋加速器系统设计的难点之五：剥离靶结构的设计。难点在于：按照传统方法，每条束流线引出口只能引出一个偏转方向的束流，若要产生多条偏转方向的束流则需要在加速器上开设多个引出口，并且各条引出口之间相距较远、且配备的生产靶之间的距离也相距很远，难以实现紧凑型生产环境布局。
桌面型回旋加速器系统设计的难点之六：磁屏蔽结构的设计。难点在于：不仅要屏蔽效果好、稳定性强，还要质量轻、满足超小型的桌面型回旋加速器质量轻和占地小的需求。屏蔽效果好、质量轻和稳定性强是一对矛盾，质量减轻了则稳定性必然削弱，稳定性强了就必然增加质量，现有技术基于大铁桶的分子泵磁屏蔽效果不能满足工程要求的磁屏蔽效果，即使大铁桶的厚度再增加甚至厚度增加一倍，也仍然有一部分磁力线不能被大铁桶屏蔽而进入分子泵中，导致不能磁屏蔽干净。
桌面型回旋加速器系统设计的难点之七：桌面型回旋加速器中心区没有中心孔。由于磁场谷区很浅，只有80mm高度，因此不设中心孔，在没有中心孔的情况下，工程上布设径向磁场测量装置和周向磁场测量装置是一件困难的事情。现有技术的测量装置如图7b所示，采用径向驱动和角向驱动2个电机，径向驱动电机的走线和角向驱动电机的走线都从下磁极的中心孔引出，由于传统加速器的谷区深为600mm，这个高度的中心孔足够容纳2个电机的电缆，并使得2个电机的电缆从中心孔引出。桌面型回旋加速器的磁极间隙太小不便于设中心孔，使得径向磁场测量装置和周向磁场测量装置是一件困难的事情。
发明内容
本发明针对现有技术提出的问题，提出一种桌面型回旋加速器系统，第一目的在于解决传统回旋加速器中心区凸起的磁极会产生一次谐波，一次谐波会对束流加速造成困难并且增加设计难度的问题；第二目的在于解决桌面型回旋加速器的主磁铁盖板上的高频孔距离中心平面过近、导致平均磁场下降严重的问题、以及解决桌面型回旋加速器平均磁场高、导致产生较大的漏磁场、以及由于平均磁场高导致磁极张角加大、使得高频腔安装空间非常紧张的问题；第三目的在于解决桌面型回旋加速器大大缩小的体积为高频腔体的设计带来了更多限制和难度的问题；第四目的在于解决现有技术高频腔调谐设备外形尺寸大不能满足桌面型回旋加速器系统工作空间紧张的问题；第五目的在于解决按照传统方法，每条束流线引出口只能引出一个偏转方向的束流，若要产生多条偏转方向的束流则需要在加速器上开设多个引出口，难以实现紧凑型生产环境布局的问题；第六目的在于解决现有技术的磁屏蔽难以兼顾屏蔽效果好、质量轻、稳定性强三个特点的问题。第七目的在于解决桌面型回旋加速器在没有中心孔的情况下、工程上布设径向磁场测量装置很困难的问题。
本发明为解决以上问题提出以下技术方案：
一种桌面型回旋加速器系统，该系统包括桌面型回旋加速器、以及用于桌面型回旋加速器的高频腔频率调谐机构和磁场测量装置；所述桌面型回旋加速器包括中心区磁铁结构、主磁铁结构、高频腔体、剥离靶结构、磁屏蔽结构；所述中心区磁铁结构布设在加速器中心区内、为中心区初始粒子提供等时性磁场；所述主磁铁结构布设在加速器中心平面的上下两侧、为加速粒子提供偏转的轨道；所述高频腔体布设在主磁铁谷区内、用于给粒子加速；所述剥离靶结构布设在加速器引出区内、用于偏转粒子的引出方向；所述磁屏蔽结构布设在加速器分子泵的外围、用于对分子泵等真空设备进行磁场屏蔽保护；所述高频腔体频率调谐机构用于将高频腔本征谐振频率调整为加速器需要的工作频率；所述磁场测量装置用于对加速器的径向磁场和周向磁场进行测量；
其特点是：
所述中心区磁铁结构为节省中心区空间的混合型中心区磁铁结构，采用将芯柱材料替换为永磁铁的方法、以及主磁极头部扩大张角的方法，替代了在芯柱表面增加两块凸起的磁极的方法，提高了中心磁场强度；
所述主磁铁结构采用小磁气隙与浅谷区相结合的结构、非直线的磁极结构、非侧边垫补的角度变化的倒角垫补结构或非侧边垫补的高度变化的垫补结构、主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构；所述小磁气隙与浅谷区相结合的结构用于实现小型化桌面回旋加速器需要提高平均磁场的需求；所述非直线的磁极结构用于通过增加磁极的角宽度弥补高频通孔带来的磁场降低、使得磁场满足等时性加速需求；所述非侧边垫补的角度变化的倒角垫补结构用于节省磁极角向空间、并且使得垫补量与磁场改变量之间为线性关系、有利于磁场垫补的精确估算；所述非侧边垫补的高度变化的垫补结构用于节省磁极角向空间、以及减少垫补次数；所述的盖板局部加厚漏磁抑制结构用于在保证漏磁达标的情况下，尽量少增加主磁铁重量；
所述高频腔体为紧凑型高频腔体：设有内杆直连结构的高频腔体、以及内杆异形连接结构的高频腔体：该内杆直连结构的高频腔体，其上内杆和上内杆连接件、以及下内杆和下内杆连接件、以及分别包围它们的两个大圆筒分别伸出加速器盖板以外一个设定的高度，通过调节该两个大圆筒的高度和半径、以及通过调节上内杆连接件和下内杆连接件的高度即可调节腔体的频率和提高腔体的品质因数；该内杆异形连接结构的高频腔体，在高频腔体两根内杆的上端部和下端部，分别呈对称的非同心S形的螺旋度为180度的半圆连接，或分别呈对称的同心的螺旋度为180度的环形半圆连接；一方面避免了形成紧密的螺旋形内杆结构而使得腔体内表面积S过大品质因数降低的危险，一方面充分利用了腔体凸出加速器磁极盖板的大圆筒空间，达到了内杆增长腔体体积不增加的同时，提高了品质因数；
所述剥离靶布局结构为紧凑型剥离靶布局结构：采用由一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜组成的可转动的靶架，在同一个主真空室引出口上引出多条不同偏转方向束流；
所述高频腔体频率调谐机构为紧凑型频率调谐机构：设有折返式波纹管结构：真空密封接地筒、过渡法兰、焊接波纹管、连接内芯四件焊接在一起，形成折返式波纹管结构，焊接波纹管位于真空密封接地筒内；过渡法兰端面螺纹孔直接安装直线步进电机；直线步进电机向左侧伸出丝杆位于波纹管内部，直接与波纹管内的连接内芯固定；
所述磁屏蔽结构为轻质量且屏蔽效果好的多层变磁阻屏蔽结构，最外层和最内层为空气，中间由多组三层结构的变磁阻材料组成，每一组三层结构的变磁阻材料为：磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料；所述多组的数量为满足实际需求的多组的数量；
所述磁场测量装置为无中心孔的磁场测量装置，包括：布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构、布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构、以及布设在加速器大半径的与抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置；所述旁轴角向驱动装置通过驱动径向测量机构带动角向定位测量机构一起转动，从而实现角向定位测量机构对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
进一步地，该中心区磁铁结构包括加速器中心平面上下两侧的上层主磁铁和下层主磁铁；上层主磁铁和下层主磁铁在加速器中心区分别设有各自的磁铁芯柱；所述上层主磁铁和下层主磁铁所使用的材料为软磁材料、其上层主磁铁和下层主磁铁中心区的芯柱所使用的材料为永磁材料，该永磁材料的芯柱相比软磁铁材料的芯柱更加有利于提高磁场强度；所述上层主磁铁和下层主磁铁磁极头部扩大张角，用以解决芯柱采用永磁铁后，会在磁极头部产生一定的反向磁场，反向磁场会使得磁极头部的磁场降低的问题；所述中心区磁铁结构的头部扩大张角，该张角加大为10％～30％。
进一步地，所述小磁气隙，既是磁极距离加速器中心平面小于15mm；所述浅谷区，既是盖板距离加速器中心平面小于50mm；所述实现小型化桌面回旋加速器需要提高平均磁场的需求，既是桌面型小回旋平均磁场达到1.3T以上；所述主磁铁结构的非直线的磁极结构，即在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大，所述主磁铁在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大，该增加的磁极角宽度为恰好弥补高频通孔带来的磁场降低。
进一步地，所述主磁铁结构的非侧边垫补的角度变化的倒角垫补结构，既是：既是采用固定切削高度H和长度L、以及变化倒角切削角度的方式进行，使得倒角垫补的切削体积与垫补量呈线性关系，具体为：将镶条与高频腔相邻的一侧的侧面分为上下两部分，下部分为一个贯穿镶条小半径到大半径的长方形垂直平面，上部分为与长方形垂直平面的上边线邻接的向内开倒角的曲面，该曲面的下边线为直线、该直线为长方形竖直平面的上边线；该曲面的上边线为曲线，该曲线布设在镶条的上表面上、且该曲线上各个点向内开倒角，向内开倒角的角度随着镶条半径的变化而变化；所述向内开倒角，既是倒角的倾斜方向为镶条的右侧斜上方或左侧斜上方；当镶条左侧与高频腔相邻时，倒角向着镶条右侧斜上方倾斜一个角度；当镶条右侧与高频腔相邻时，倒角向着镶条左侧斜方倾斜一个角度。
进一步地，所述主磁铁结构的非侧边垫补的高度变化的垫补结构，既是：该镶条结构在设计阶段进行预垫补，预垫补在磁极侧面上进行、且预垫补后镶条尾部区域的侧面和磁极侧面平行、且镶条尾部区域的宽度和镶条尾部的厚度是此消彼长的关系，镶条尾部的厚度以不超过磁极上表面为准；该镶条结构在加工阶段通过改变镶条的高度调节磁场的大小；该镶条结构的宽度可调，且宽度不超过设定范围，通过改变设定范围内镶条的宽度，改变镶条在高度方向的垫补变化量。
进一步地，所述主磁铁结构的主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构，既是在原有的主磁极上盖板的上表面和主磁极下盖板的下表面针对磁通密度高的盖板位置进行针对性的局部加厚：针对磁通密度高的盖板位置，选择与之相适合的对应形状的凸台覆盖漏磁比较严重的区域：所述对应形状的凸台，既是在主磁极上盖板的上表面和主磁极下盖板的下表面，单独设计一个外轮廓包括但不限于八边形、内轮廓包括但不限于圆形的凸台，该凸台覆盖的区域既是漏磁比较严重的区域；所述局部加厚的尺寸根据盖板漏磁的严重程度而确定。
进一步地，所述对称的非同心S形半圆连接，包括非同心且轴对称的两个半圆形在同平面内的连接；所述对称的非同心S形半圆连接，包括非同心且轴对称两个半圆形在非同平面内的螺旋连接；所述对称的同心环形半圆连接，由上下两个同圆心但不在同一平面的半圆形螺旋连接而成；当采用对称的非同心S形半圆连接方法时，所述连接到腔体外壳的共用一根内杆，该内杆布设于同平面或非同平面的两个非同心半圆的相切点上；当采用对称的同心环形半圆连接方法时，所述共用一根内杆，布设于两个非同面、但同心的半圆的圆心上。
进一步地，所述剥离靶结构包括布设在加速器主真空室以内的基于长短杆的可转动的剥离靶靶架1、布设在加速器主真空室以外的基于配对靶的可转动的生产靶靶盘2；所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架1用于引出不同偏转方向的多条束流，所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘2根据靶盘所在位置的不同偏转方向的多条束流之间的距离布设靶盘上配对靶的靶和靶之间的距离；所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘2所在位置包括主真空室引出口和加速器引出口之间，或者加速器引出口以外。
所述剥离靶结构的基于长短杆的可转动的剥离靶靶架，设有靶架转轴、围绕靶架转轴转动的一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜，所述长杆剥离膜的剥离膜位置距离靶架转轴相对较远、且剥离膜位置距离主真空室引出口相对较近；所述短杆剥离膜上的剥离膜位置距离靶架转轴相对近、且剥离膜位置距离主真空室引出口相对远；所述一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜之间设有一定的角度，该角度以不遮挡偏转束流的角度为基准。
进一步地，所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架设有一个长杆剥离膜和二个短杆剥离膜，长杆剥离膜为“L”形，由长条状杆臂和杆臂端头的剥离膜组成，长条状杆臂的一端连接靶架转轴、另一端连接剥离膜、且剥离膜平面与长条状杆臂端头的平面互为一定的夹角，所述互为一定的夹角包括90度；所述该角度以不遮挡偏转束流的角度为基准，具体为：所述二个短杆剥离膜之间互为90度夹角，所述长杆剥离膜的长条状杆臂和短剥离膜之间互为135度夹角。
进一步地，所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘在圆环轨道上设有多对生产靶，每一对生产靶之间的距离为靶盘所在位置的不同偏转方向的束流线之间的距离；所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘包括固体靶生产靶盘和液体靶生产靶盘。
进一步地，所述每一对生产靶或者过圆心180度对称布设、或者不过圆心间隔布设；所述多对生产靶包括4对生产靶，每一对生产靶或者间隔1个生产靶对称布设、或者间隔2个生产靶对称布设、或者间隔3个生产靶对称布设；所述不同偏转方向的多条束流或者为2条束流、或者为3条束流。
进一步地，所述频率调谐机构沿着水平方向从右到左或者从左到右的：高频腔体D板模拟件调谐电容板、主真空室模拟件、真空密封波纹管组焊件、含有丝杆的直线步进电机、防转限位条、防转限位侧板；所述主真空室模拟件、真空密封波纹管组焊件、直线步进电机、防转限位条、防转限位侧板与O形密封圈、弹性丝网、微动开关、A螺钉、B螺钉、A垫圈、C螺钉、B垫圈、D螺钉、E螺钉、C垫圈组合一起，带动调谐电容板沿着轴向运动，从而调节调谐电容板和高频腔体D板模拟件之间的面距离，通过调整该面距离实现对高频腔体频率的调整；
所述真空密封波纹管组焊件设有连接内芯，该连接内芯沿着轴向，一端伸入真空密封波纹管组焊件内、另一端伸入主真空室模拟件内；该连接内芯内设有二段内螺纹孔，二段内螺纹孔之间不钻透，一段内螺纹孔与直线步进电机丝杆的一端外螺纹相配合，另一段内螺纹孔与调谐电容板的外螺纹相配合；
所述直线步进电机为空心电机，其转子中心设有一丝母，丝母中心旋入丝杆；所述丝杆位于波纹管内部、直接与连接内芯固定；电机转子转动带动丝母转动，丝杆左端的外螺纹与连接内芯右端内螺纹规格相同，丝杆左端一部分旋入连接内芯内部，实现二者的连接；
所述调谐电容板右端设有外螺纹，通过螺纹连接固定在所述连接内芯上，二者贴合面结合紧密良好，实现高频电连接，且无机械运动损耗，利于设备长期稳定运行；
所述真空密封波纹管组焊件包括：真空密封接地筒、过渡法兰、焊接波纹管、连接内芯，四件焊接在一起组成真空密封波纹管组焊件，四件首尾形成良好高频电连接；
所述主真空室模拟件在加速器中处于良好的高频地电位，所述弹性丝网为铍铜材料，具有良好的弹性和导电性，安装在真空密封接地筒内圈槽内，通过铍铜丝网实现真空密封波纹管组焊件与主真空室模拟件的良好高频电连接；
所述直线步进电机的丝杆旋入连接内芯的深度可调，连接内芯右端面与丝杆螺纹台阶面间距离T可变：通过设置调整适当的距离T，可实现调谐电容板处于腔体谐振位置时丝杆处于该调谐机构有效行程中间适当位置。
进一步地，该多层变磁阻磁屏蔽主结构为三层结构，由原来的空气-铁-空气变为现在的由空气-磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料-空气组成，支柱和固定件由空心铁材料构成；其中磁阻很高的材料的厚度占总厚度的一半，两层磁阻很低的材料厚度各占四分之一；所述每一组三层结构的中间层的磁阻很高的材料为非空气的能够用于支撑的磁阻很高的材料。
进一步地，所述由空气-磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料-空气组成，具体为：最外层由坡莫合金材料构成、中间层由铝材料构成、最内层由坡莫合金材料构成；其中铝的厚度占总厚度的一半，两层坡莫合金各占四分之一。
进一步地，所述多层变磁阻磁屏蔽主结构为轻重量结构，其中，铝的密度为2.7g/cm3,坡莫合金的密度低于8.4g/cm3，铁的密度为7.8g/cm3。
进一步地，包括布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置；所述旁轴角向驱动装置通过驱动径向测量机构带动角向定位测量机构一起转动，从而实现角向定位测量机构对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
进一步地，所述磁场测量装置包括：布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置；所述旁轴角向驱动装置通过驱动径向测量机构带动角向定位测量机构一起转动，从而实现角向定位测量机构对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
本发明的优点效果
1、本发明通过采用混合型中心区磁铁结构，在不需要改变芯柱形状的前提下，只是采用材料替换的方法、以及磁极扩大张角的方法提高了中心磁场强度，和现有技术采用软磁材料芯柱和在芯柱表面增加凸起磁铁、造成束流损失的困难和设计困难相比，本发明方法简洁很多。
2、本发明通过非直线型的磁极结构，即在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大、以及通过主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构，即对主磁铁上盖板内轮廓为圆形、外轮廓为八边形的区域进行针对性的局部加厚，解决了桌面型回旋加速器磁场饱和程度高，导致对外，通常会产生较大的漏磁场，漏磁场会影响加速器外围部件的运行产生影响的问题；还解决了对内，上盖板开孔处的磁场相比其他地方磁场减弱，导致该处磁场有较大幅度的降低，形成磁场缺陷，造成束流丢失的问题。
3、本发明通过角度变化的导角垫补结构，即采用固定切削高度，变化切削角度、在镶条的斜上方变化切削角度和宽度、在镶条和高频腔相邻的一侧为垂直平面，从而给安装高频腔留出足够的空间的方法，解决了桌面型回旋加速器主磁极张角增大，将造成高频腔安装空间紧张甚至被占用的问题。
4、本发明通过预垫补和高度变化的垫补结构，使得镶条的角宽度在设计阶段就已经固化，高频腔可以同步进行设计与加工，从设计上避免了镶条与高频腔安装空间相互干扰的问题；本发明在高度方向垫补使磁极尾部无需再角向展宽来提高平均磁场，为谷区的高频加速腔节约了空间。通过在设计阶段对镶条侧边进行预先垫补、磁场测量垫补阶段再对镶条进行轴向垫补，减少了垫补量和垫补次数。并且该镶条的宽度还可以根据需求自由选择，以获得不同的垫补量。
5、本发明通过主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构，即对主磁铁上盖板内轮廓为圆形、外轮廓为八边形的区域进行针对性的局部加厚，解决了桌面型回旋加速器磁场饱和程度高、导致通常会产生较大的漏磁场，漏磁场会影响加速器外围部件的运行产生影响的问题。由于凸台的面积只是整个上盖板或下盖板面积的不到二分之一，在保证漏磁达标的情况下，实现了尽量少增加主磁铁重量。
6、本发明针对桌面型回旋加速器高频系统腔体的需求，将内杆长度、内杆连直联结构、大圆筒均伸出加速器盖板以外，并且伸出的高度接近加速器中心平面以上或以下的总高度一倍的空间，解决了桌面型加速器空间极其狭小的情况下很难实现较低的谐振频率和提高腔体品质因数的问题。此方法能满足使用一台功率源的前提，既不需要占用中心区狭小的空间，同时两个腔体内杆部分的外导体相连可以为腔体构造更大的容积，从而降低了谐振频率也提高了腔体的品质因数。此外内杆直连的结构也增强了腔体的稳定性，且易于加工和安装。
7、本发明通过采用桌面型回旋加速器的内杆异形连接结构，具体为采用由两个同心不同面的半圆形螺旋连接、或者由两个不同心但同面或不同面的半圆形螺旋连接的内杆异形连接结构，由于螺旋度只有180度，避免了形成紧密的螺旋形内杆结构而使得腔体内表面积S过大品质因数降低的危险。充分利用了腔体凸出加速器磁极盖板的大圆筒空间，达到了内杆增长腔体体积不增加的同时，品质因数也较高。在缩小体积提高品质因数和降低频率之间找到一个平衡点。
8、本发明通过折返式波纹管结构，使得组合方式结构紧凑，占用空间小，能满足桌面型回旋加速器尺寸小的特点，也适用于其它小型低功率回旋加速器。折返式波纹管结构具体为：真空密封接地筒、过渡法兰、焊接波纹管、连接内芯四件焊接在一起组成真空密封波纹管组焊件，上述四件排布形成折返式波纹管结构，焊接波纹管位于真空密封接地筒内；过渡法兰端面螺纹孔直接安装直线步进电机；直线步进电机向左侧伸出丝杆位于波纹管内部，直接与连接内芯固定。解决了现有高频腔体频率调谐机构尺寸过大不适合桌面型回旋加速器系统工作空间小的需求问题。
9、本发明采用基于长短杆的可转动的剥离靶靶架和基于配对靶的可转动的生产靶靶盘的有机结合，实现了紧凑化医用同位素生产环境的设计目标，改进后，不同偏转方向的束流之间的距离、以及配对生产靶的靶和靶之间的距离仅仅为可转动的剥离靶靶架上长杆剥离膜和短杆剥离膜的膜和膜之间的距离。生产线整体空间至少缩小了二分之一。
10、本发明通过采用三层结构的多层变磁阻磁屏蔽主结构：由原来的空气-铁-空气变为现在的最外层由坡莫合金材料构成、中间层由铝材料构成、最内层由坡莫合金材料构成，其中铝的厚度占总厚度的一半，两层坡莫合金各占四分之一。通过以上技术方案，实现了屏蔽效果好、质量轻、稳定性强的新的效果。
11、本发明采用三层变磁阻屏蔽装置，使得总重量减少了三分之一：改进前的全铁桶屏蔽结构的重量为165.3kg，改进后采用本发明的三层结构，总重量只有111.1kg；改进前漏磁场一百高斯，改进后漏磁场只有12高斯。
12、本发明无中心孔的磁场测量装置，用同一根电缆即作为径向驱动的电缆也作为角向驱动的电缆，用上下两个走线槽和同一根电缆实现径向移动和角向移动时两种电缆互不干涉；设置上下两层走线槽并设置各自的豁口、以及在下层走线槽中设置卡箍；用耦合空间解决桌面回旋加速器中心平面高度空间不够用的问题；
附图说明
图1为本发明一种桌面型回旋加速器系统框架图；
图1a为本发明混合型中心区磁铁结构立体图；
图1b为本发明混合型中心区磁铁结构剖面图；
图1c为本发明混合型中心区磁铁扩大头部张角俯视图；
图1d为本发明磁极头部张角扩大方法效果图；
图1e为现有技术中心区芯柱表面设置凸起磁极示意图；
图2a为本发明非直线的磁极结构示意图；
图2b为浅谷区结构导致磁场有较大幅度降低示意图；
图2c为本发明角度变化的导角垫补结构示意图一；
图2d为本发明角度变化的导角垫补结构示意图二；
图2e为桌面型加速器盖板局部加厚以前，外轮廓呈八边形内轮廓呈圆形的磁通密度达到了2T、已经接近饱和示意图；
图2f为本发明主磁铁盖板局部加厚主视图；
图2g为本发明主磁铁盖板局部加厚俯视图；
图2h从为本发明主磁铁盖板局部加厚立体图；
图2i为未对盖板针对性的局部加厚时，距离盖板200mm处的漏磁场通量密度接近80G示意图；
图2j为对盖板针对性的局部加厚20mm之后，距离盖板200mm处的漏磁场通量密度小于50Gs示意图。
图2k为现有技术通过45度固定角度进行导角垫补，使得所切削体积与垫补量呈平方关系原理图；
图2l为本发明切削体积与垫补量呈线性关系原理图；
图2m为磁场垫补量和磁场强度关系曲线图；
图2n为本发明预垫补和高度方向垫补示意图；
图3a为本发明内杆直连结构谐振腔外壳体示意图；
图3b为本发明内杆直连结构高频腔体剖面图；
图3c为本发明内杆直连结构高频腔体尺寸图；
图3d为本发明内连杆连接件高度设计原理图；
图3e为本发明呈对称同心环形半圆连接的内杆异形连接结构立体图；
图3f为本发明呈对称非同心S形半圆连接的内杆异形连接结构立体图；
图4a为本发明紧凑型生产靶及剥离靶布局结构示意图；
图4b为本发明可转动的剥离靶靶架示意图；
图4c为本发明可转动的生产靶靶盘示意图；
图5a为本发明高频腔体频率调谐机构的剖面示意图；
图5b为本发明高频腔体频率调谐机构俯视图；
图5c为本发明高频腔体频率调谐机构等轴测示意图；
图6a为本发明多层变磁阻磁屏蔽主结构剖面图；
图6b为本发明多层变磁阻磁屏蔽主结构应用效果剖面图；
图6c为本发明多层变磁阻磁屏蔽主结构应用效果外形图；
图7a为本发明无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置应用效果图；
图7b为传统回旋加速器磁场测量装置应用效果图；
图7c为本发明无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置主视图；
图7d为本发明无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置立体图；
图7e为本发明径向测量机构下层的霍尔探头走线槽到达最前端示意图；
图7f为本发明图7e的局部放大图；
图7g为本发明角向定位测量机构立体图；
图7h为本发明角向定位测量机构剖面图；
图7i为本发明角向定位测量机构爆炸图；
图7j为本发明测量机构尺寸图；
图中:
3-1：上内杆、下内杆；3-2：上内杆连接件、下内杆连接件；3-3：谐振腔外壳体；3-4：上三角形加速电极Dee板、下三角形加速电极Dee板；3-5：微调电容；3-6：耦合电容；
4-1：基于长短杆的可转动的剥离靶靶架；4-1-1：长杆剥离膜；4-1-2：短杆剥离膜；4-1-3：短杆剥离膜；4-1-4：靶架转轴；4-2：基于配对靶的可转动的生产靶靶盘；4-2-1：靶1；4-2-2：靶2；4-2-3：靶3；4-2-4：靶4；4-2-5：靶5；4-2-6：靶6；4-2-7：靶7；4-2-8：靶8；
5-1:真空密封波纹管组焊件；5-101:真空密封接地筒；5-102:过渡法兰，5-103:焊接波纹管；5-104:连接内芯；5-2:调谐电容板；5-3:防转限位条，5-4:防转限位侧板；5-5:高频腔体D板模拟件；5-6:主真空室模拟件；5-7:直线步进电机；5-701:丝杆；5-8:O形密封圈；5-9:弹性丝网；5-10:微动开关；5-11:A螺钉；5-12:B螺钉；5-13:A垫圈；5-14:C螺钉；5-15:B垫圈；5-16:D螺钉；5-17:E螺钉；5-18:C垫圈。
7-1：径向测量机构；7-111：测量臂；7-112：径向滑块；7-113：探头滑块；7-114：霍尔探头电缆走线槽；7-1141：下走线槽；7-11411：下走线槽豁口；7-11412：卡箍；7-1142：上走线槽；7-11421：上走线槽豁口；7-1143：上走线槽盖板；7-115：霍尔探头电缆；2：角向定位测量机构；7-211：圆光栅盘；7-212：光栅探头；7-213：套筒连接法兰；7-214：套筒；7-215：中心定位盘；7-2151:中心定位盘上圆柱；7-2152:中心定位盘下圆柱；7-216：光栅读数头电缆；7-3：角向驱动机构；:7-311-旁轴；7-312电机；7-313-大齿轮；7-314-小齿轮。
具体实施方式
本发明设计原理
1、桌面型回旋加速器混合型中心区磁场结构设计原理
①随着永磁铁材料的发展，批量化生产的永磁铁最大能量积为通常可以达到52MGOe(烧结钕铁硼材料),也有超过56MGOe的量产永磁铁材料出现。直径8厘米、长度15厘米的永磁铁表面磁场可以达到7500Gs以上。由于中心区芯柱之间磁气隙较大，通常在5cm以上，导致软磁材料的芯柱通常磁化强度较低，难以产生高强度的磁场。当软磁材料芯柱的磁化强度小于永磁铁剩余磁化强度时，将芯柱材料由传统的软磁材料替换为永磁材料，可以在保证芯柱之间磁气隙不变的情况下提高中心区磁场。
②永磁铁芯柱和软磁铁芯柱的区别：如图1b所示，永磁铁芯柱由于每个芯柱自身带磁场，所以一个芯柱具有2个磁极：S极和N极；软磁铁芯柱经过电流的磁化产生磁场，一个芯柱只有一个极性，上下2个芯柱其中一个为S极、另一个N极。
③对于永磁铁芯柱，每个芯柱自身具有磁力线方向，该自身的磁力线方向和芯柱和芯柱之间的磁力线方向为相反方向：如图1b所示，虽然上层芯柱或下层芯柱只有一个N极，但是从N极引出的磁力线有2个去处，一条磁力线是从当前芯柱的N极出发到当前芯柱的S极，另一条磁力线是从当前芯柱的N极出发到另一个芯柱的S极，由于同一个N极出发的2条磁力线方向相反，所以，芯柱自身的反方向磁场会对芯柱和芯柱之间的磁场有少量的抵消作用，如图1c所示，为了弥补这个抵消作用可以通过增加小半径处的磁极张角的方法来解决：由于芯柱磁场和磁极磁场共同形成中心区磁场，所以，当芯柱和芯柱之间的磁场被少部分抵消以后，可以通过增加磁极在中心区的磁场来弥补损失，具体为增大磁极头部的张角，增大张角以后，峰区磁场角宽度增大，可以弥补被永磁铁反向磁力线所抵消的磁场。
2、桌面型回旋加速器主磁铁设计原理
①桌面型回旋加速器主磁场的设计围绕解决二个矛盾点：第一个矛盾点，平均磁场高了很多，但加速器高度又“矮”了很多，①对内，由于“矮”了很多，使得中心平面的主磁场距离上、下盖板很近、磁场受到上、下盖板开孔的影响而造成的局部下降很大。上、下盖板磁场下降是因为盖板上挖了八个安装孔造成局部磁铁少了导致磁场下降；②对外，由于“矮”了很多，使得主磁铁磁饱和程度较高，容易在盖板产生漏磁，经过测量，未对盖板针对性的局部加厚时，距离盖板200mm处的漏磁场通量密度接近80Gs，而一般要求距离加速器200mm位置处漏磁应该小于50Gs。第二个矛盾点，平均磁场高了很多，但高频腔安装空间又紧张了很多。所述高频腔安装空间又紧张了很多是因为：传统磁极垫补方法由于在镶条两侧垫补，较多地占用了磁极两侧的空间，如果再加大磁极张角，就必然会挤占高频腔的安装空间。
②解决方案：a.采用小磁气隙，使得平均磁场达到1.3T以上。所述小间隙就是磁极距离加速器中心平面小于15mm，同时采用浅谷区结构，所述浅谷区结构就是盖板距离加速器中心平面小于50mm。b.非直线的磁极结构的设计：由于采用了浅谷区结构，使得盖板距离中心平面过近小于50mm，四个开孔处由于磁铁减少导致该处磁场有较大幅度的降低，形成磁场缺陷，为了弥补该缺陷，在主磁铁采用非直线磁极结构，即在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大。通过增加磁极的角宽度弥补了高频通孔带来的磁场降低，使磁场满足等时性加速需求。c.角度变化的导角垫补结构设计：为了不挤占安装高频腔安装空间，如图2c、2d所示，既是镶条远离磁极的一侧的下半部分为垂直平面，在垂直平面的顶部向内倾斜角度开倒角，并且变化倒角的切削角度和宽度。这样，镶条曲面的变化不是在侧面，而是在镶条顶部斜上方的方向，因此解决了当平均磁场高了很多、高频腔安装空间又紧张了很多的矛盾。d.在镶条高度上垫补：镶条高度方向的垫补如图2n所示，设计目标是既要兼顾节省磁极的角向空间又要兼顾减小高度方向的差异、还要兼顾减小切割次数、在三者之间找到一个平衡点。解决方案就是一方面在镶条侧面预垫补、减小高度方向的垫补差异。另一方面，镶条宽度可调，通过调整镶条宽度减小切割次数。高度方向的垫补和侧边上的预垫补是相辅相成的。没有镶条侧边上的预垫补，则高度方向的垫补量差异过大、不利于有限元网格质量的提高。但没有高度方向的垫补，磁极的角向空间不够，无法适应桌面型回旋加速器空间紧张的需求。并且，侧边上的预垫补也是有约束条件的，尾部必须是平行于磁极侧面的平面。e.主磁铁盖板局部加厚抑制漏磁的设计：传统做法是采用更厚的盖板，该方案会严重增加主磁铁总重量，不能达到轻量化的要求。本发明对磁通密度高的盖板位置进行针对性的局部加厚，如图2f、2g、2h所示，在原有的上盖板的上表面和下盖板的下表面上单独设计一个外轮廓为八边形、内轮廓为圆形的凸台，凸台覆盖的区域既是漏磁比较严重的区域，由于凸台的面积只是整个上盖板或下盖板面积的不到二分之一，在保证漏磁达标的情况下，实现了尽量少增加主磁铁重量。f.本发明基于导角垫补的切削体积V与垫补量X呈线性关系的证明：现有技术如图2K所示，也有通过45度固定角度进行导角垫补的案例。但现有技术的45度导角垫补所切削体积与垫补量呈平方关系，使得垫补磁场与垫补量之间呈非线性关系。由于45角的三角形为等腰三角形，两条边长X相等，因此，三棱柱切削体积V＝X2*L，其中，X2为磁场垫补变化量，由于磁场垫补变化量X2与切削体积V之间为非线性关系：V∝x2，所以，垫补磁场与垫补量之间也呈现一定的非线性关系。本发明如图2l所示，虚线为采用本发明方法从镶条上切削下来的不规则三棱柱切削体体，在切削过程中，该不规则三棱柱切削体的长度L不变、高度H不变，变化的是切削宽度X，则该不规则三棱柱切削体积V＝X*L*H，由于磁场垫补变化量X与切削体积V之间为线性关系，则补磁场与垫补量之间也呈现线性关系。所述变化切削宽度X也即变化切削角度。
3、高频腔内杆直连结构设计原理
①常规加速器内杆的高度和盖板的高度基本齐平，本发明将内杆伸出主磁铁盖板以外、并且伸出的高度接近总高度的一倍(总高度＝加速器中心区平面以上到上盖板的总高度)，通过增加内杆的长度降低腔体的谐振频率，替代了通过调节内杆的粗细降低腔体的谐振频率的方法，解决了采用调节内杆的直径降低腔体的谐振频率的方法不可行的问题；
②本实施例设置大圆筒的直径为700毫米、厚度为231mm，大圆筒的体积远远超出了传统加速器2个物理分开的内杆外壳的体积之和。如图3c所示，本发明加速器中心平面上方的盖板高度为240mm，中心区向上外壳的总高度是490mm,大圆筒的高度是231mm，因此大圆筒的厚度接近盖板的高度。通过在加速器盖板以外额外地增加大圆筒的体积，解决了桌面型回旋加速器腔体外壳在谷区结构极薄、从而难以提高腔体品质因数的难题。
③如图3b所示，增加内杆长度只是代替了内杆直径不能再调细的问题，但是因为桌面型回旋加速器总的空间是一定的，内杆的长度也不是无限延长，因此还必须同时增加大圆筒的直径和高度，内杆连接件3-2的高度设计是和内杆长度、大圆筒相辅相成的，通过有限积分软件数值分析内杆连接件的高度对腔体性能的影响，得到下表所示曲线，其横坐标为连接件圆心距离大圆桶的距离，其纵坐标为腔体无载品质因数。如图3d所示，其连接杆圆心距大圆筒顶部的距离越大，即连接杆高度越低，腔体的无载品质因数越高。因此在有限的大圆筒空间范围内选取内杆连接件距大圆筒顶部的距离为190mm，无载品质因数为6685，腔体性能最优。
4、高频腔内杆异型连接结构设计原理
本专利提出的异形内杆连接结构，其螺旋度只有180度，所述螺旋度180度就是螺旋弯曲的程度不超过半圆的弯曲程度：如图3e、图3f所示，由两个同心不同面的半圆形螺旋连接，或者由两个不同心但同面或不同面的半圆形螺旋连接，由于螺旋度只有180度，避免了形成紧密的螺旋形内杆结构而使得腔体表面积S过大品质因数降低的危险。充分利用了腔体凸出加速器磁极盖板的大圆筒空间，达到了内杆增长但大圆筒腔体体积不增加的同时，品质因数也较高。在缩小体积提高品质因数和降低频率之间找到一个平衡点。
5、剥离靶结构的设计原理
①基于长短杆的可转动的剥离靶靶架和基于配对靶的可转动的生产靶靶盘的有机结合，实现了紧凑化医用同位素生产环境的设计目标，所述紧凑化医用同位素生产环境即为：不同偏转方向的多条束流线之间的距离紧凑了、不同偏转方向的多条束流线所对应的生产靶之间的距离紧凑了。改进前，这个距离至少为加速器直径大小，改进后，这个距离仅仅为可转动的剥离靶靶架上长杆剥离膜和短杆剥离膜的膜和膜之间的距离。生产线整体空间至少缩小了二分之一。
②剥离靶靶盘和生产靶靶盘相互依存：组合以前，剥离靶的长杆剥离膜和短杆剥离膜之间的距离不受生产靶盘的约束，距离可长可短，只要满足不遮挡偏转引出束流即可；组合以后，剥离靶的长杆剥离膜和短杆剥离膜之间的距离要和生产靶盘上配对靶之间的距离相等。
6、频率调谐结构设计原理
①如图5a、5b所示，创新点在于：直线步进电机5-7巧妙地借用了波纹管的空间，将直线步进电机5-7丝杆位于波纹管内部、直接与连接内芯5-104固定，并且波纹管右端的法兰直接连接直线步进电机5-7而舍去了现有技术中间的其他实现功能的部分。使得调谐机构长度方向缩小为原来的几分之一，有效节省了空间，满足了桌面型回旋加速器空间小占地小的需求。
②无机械磨损调谐电容板接地设计原理：创新点在于二者的结合，无机械磨损是基础，双层槽是保证。如果单纯依靠无机械磨损，虽然不会再发生磨损和断裂的情况，但是会产生真空密封接地筒左端法兰处因打火拉弧而损坏O形密封圈的情况；反之如果只有双层槽而没有无机械磨损作为基础，则双层槽也无用武之地。
7、磁屏蔽结构设计原理
如图6a、图6b、图6c所示，本发明多层变磁组磁屏蔽主结构设计原理：a.利用变磁阻原理，由于铝材料的磁阻很高，坡莫合金材料的磁阻很低；故选用铝材料、坡莫合金材料制作一种新型漏磁场屏蔽主结构，屏蔽装置的机械支撑固定结构选用铁材料。采用新的三层材料结构方法，不再是原先的单一铁桶屏蔽结构。主屏蔽结构材料，由三层材料构成，铝的厚度占总厚度的一半，两层坡莫合金各占四分之一，最外层由坡莫合金材料构成、中间层由铝材料构成、最内层由坡莫合金材料构成，支柱和固定件由空心铁材料构成。b.磁场屏蔽主结构由原来的空气-铁-空气变为现在的空气-坡莫合金-铝-坡莫合金-空气，由于铝的相对磁导率μr＝1.000023，坡莫合金的相对磁导率大约为μr＝100000，坡莫合金的磁导率是铝的10万倍，所以磁屏蔽结构中的两种材料的交界面处磁导率的变化会非常大。磁场磁力线通过这个结构最外层时，由于交界面处的媒介由空气变为坡莫合金，磁导率发生变化，因此磁力线会发生折射且折射角很大，故磁力线大部分都被坡莫合金材料所导走，只有少量磁力线进入中间层，即铝材料那一层。磁力线再通过内层的变磁阻结构的过滤后，就能实现很好的磁场屏蔽效果。
8、磁场测量装置设计原理
①用同一根电缆即作为径向驱动的电缆也作为角向驱动的电缆，这是本发明的创新点。采用一根电缆即作为径向驱动的电缆也作为角向驱动的电缆的方法如图7e、图7f所示，用上下两个走线槽和同一根电缆实现径向移动和角向移动时两种电缆互不干涉。关键点在于下走线槽中有一个豁口7-11411和卡箍7-11412，上走线槽中也有一个豁口7-11421，当下走线槽中的电缆完成径向移动、需要随着测量臂7-111做旋转运动时，由于卡箍7-11411的作用(图7f中的卡箍是敞开的，当卡箍合并时能够起到卡住的作用怕那个)，下走线槽的电缆只能通过豁口7-11411通向上走线槽，这是因为下走线槽卡箍7-11412的作用限制它只能通向上层走线槽，卡箍7-11412的作用很重要；由于下层走线槽的电缆被卡住不能径向移动，环形走线槽的电缆也就不能在新的径向位置进行360度角向测量。由此出现了上层电缆和下层电缆相互干涉。
②用耦合空间解决加速器中心平面纵向空间不够用的问题。如图7j所示，测量臂的高度14mm，测量臂以上的上层走线槽盖板7-1143的高度为8mm，环形走线槽的高度为10mm，加一起一共32mm，剩下的留给测量臂7-111下表面到下磁极凹陷区的距离只有11mm，因为在上磁极中心凹陷区的测量装置的顶部要流出1mm的空间转动，而光栅探头7-212的高度为12毫米，因此采用耦合空间的方法，尽管光栅探头7-212的底部和下磁极固接在一起不需要流出间隙，但是其高度为12mm超出了11mm的空间，所以将光栅读头的顶部1mm伸进测量臂7-111的下表面和测量臂共用1mm空间；由于圆光栅盘7-211要随着一起转动、其底部不能直接紧贴在下磁极的凹陷区内而要流出转动的间隙，否则会产生面和面的摩擦，所以圆光栅盘7-211的顶部也伸进测量臂7-111的下表面和测量臂共用空间，这样其底部就会和下磁极流出一定的间隙便于转动。
基于上述发明原理，本发明设计了一种桌面型回旋加速器系统，如图1所示，该系统包括桌面型回旋加速器、以及用于桌面型回旋加速器的高频腔频率调谐机构和磁场测量装置；所述桌面型回旋加速器包括中心区磁铁结构、主磁铁结构、高频腔体、剥离靶结构、磁屏蔽结构；所述中心区磁铁结构布设在加速器中心区内、为中心区初始粒子提供等时性磁场；所述主磁铁结构布设在加速器中心平面的上下两侧、为加速粒子提供偏转的轨道；所述高频腔体布设在主磁铁谷区内、用于给粒子加速；所述剥离靶结构布设在加速器引出区内、用于偏转粒子的引出方向；所述磁屏蔽结构布设在加速器分子泵的外围、用于对分子泵等真空设备进行磁场屏蔽保护；所述高频腔体频率调谐机构用于将高频腔本征谐振频率调整为加速器需要的工作频率；所述磁场测量装置用于对加速器的径向磁场和周向磁场进行测量；
其特点是：
所述中心区磁铁结构如图1a所示，为混合型中心区磁铁结构，采用将芯柱材料替换为永磁铁的方法、以及主磁极头部扩大张角的方法，替代了在芯柱表面增加两块凸起的磁极的方法，提高了中心磁场强度；
所述主磁铁结构采用小磁气隙与浅谷区相结合的结构、非直线的磁极结构、非侧边垫补的角度变化的导角垫补结构或非侧边垫补的高度变化的垫补结构、主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构；所述小磁气隙与浅谷区相结合的结构用于实现小型化桌面回旋加速器需要提高平均磁场的需求；所述非直线的磁极结构用于通过增加磁极的角宽度弥补高频通孔带来的磁场降低、使得磁场满足等时性加速需求；所述非侧边垫补的角度变化的导角垫补结构用于节省磁极角向空间、并且使得垫补量与磁场改变量之间为线性关系、有利于磁场垫补的精确估算；所述非侧边垫补的高度变化的垫补结构用于节省磁极角向空间、以及减少垫补次数；所述的盖板局部加厚漏磁抑制结构用于在保证漏磁达标的情况下，尽量少增加主磁铁重量；
所述高频腔体为紧凑型高频腔体：设有内杆直连结构的高频腔体、以及内杆异形连接结构的高频腔体：
所述剥离靶布局结构为紧凑型剥离靶布局结构：采用由一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜组成的可转动的靶架，在同一个主真空室引出口上引出多条不同偏转方向束流；
所述高频腔体频率调谐机构为紧凑型频率调谐机构：设有折返式波纹管结构：真空密封接地筒、过渡法兰、焊接波纹管、连接内芯四件焊接在一起，形成折返式波纹管结构，焊接波纹管位于真空密封接地筒内；过渡法兰端面螺纹孔直接安装直线步进电机；直线步进电机向左侧伸出丝杆位于波纹管内部，直接与波纹管内的连接内芯固定；
所述磁屏蔽结构为轻质量且屏蔽效果好的多层变磁阻屏蔽结构，最外层和最内层为空气，中间由多组三层结构的变磁阻材料组成，每一组三层结构的变磁阻材料为：磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料；所述多组的数量为满足实际需求的多组的数量；
所述磁场测量装置，如图7a所示，包括布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构7-1、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构7-2、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置7-3；所述旁轴角向驱动装置7-3通过驱动径向测量机构7-1带动角向定位测量机构7-2一起转动，从而实现角向定位测量机构7-2对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
进一步地，如图1a、1b、1c、1d所示，该中心区磁铁结构包括加速器中心平面上下两侧的上层主磁铁和下层主磁铁；上层主磁铁和下层主磁铁在加速器中心区分别设有各自的磁铁芯柱；所述上层主磁铁和下层主磁铁所使用的材料为软磁材料、其上层主磁铁和下层主磁铁中心区的芯柱所使用的材料为永磁材料，该永磁材料的芯柱相比软磁铁材料的芯柱更加有利于提高磁场强度；如图1c所示，所述上层主磁铁和下层主磁铁磁极头部扩大张角，用以解决芯柱采用永磁铁后，会在磁极头部产生一定的反向磁场，反向磁场会使得磁极头部的磁场降低的问题；所述中心区磁铁结构的头部扩大张角，该张角加大为10％～30％。
补充说明1
1)如图1c所示，本发明中心区磁铁结构由两部分组成：芯柱半径区域和主磁极头部区域，也就是中心区磁铁结构不光是由芯柱组成，还包括主磁极头部紧邻芯柱的区域。芯柱为永磁材料制成、主磁极头部由软磁材料制成，这两部分加一起构成了混合型中心区磁铁结构。
2)磁极头部扩大张角如图1c所示；非直线的磁极结构如图1a所示：所述非直线的磁极结构是指磁极没有镶条的那一侧的边线为非直线，也就是在半径为四个孔的地方磁极的一边稍微向外凸起，用以补偿降低的磁场。
进一步地，所述小磁气隙，既是磁极距离加速器中心平面小于15mm；所述浅谷区，既是盖板距离加速器中心平面小于50mm；所述实现小型化桌面回旋加速器需要提高平均磁场的需求，既是桌面型小回旋平均磁场达到1.3T以上；所述主磁铁结构的非直线的磁极结构，即在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大，所述主磁铁在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大，该增加的磁极角宽度为恰好弥补高频通孔带来的磁场降低。
进一步地，如图2l所示，所述主磁铁结构的非侧边垫补的角度变化的导角垫补结构，既是：既是采用固定切削高度H和长度L、以及变化倒角切削角度的方式进行，使得导角垫补的切削体积与垫补量呈线性关系，具体为：将镶条与高频腔相邻的一侧的侧面分为上下两部分，下部分为一个贯穿镶条小半径到大半径的长方形垂直平面，上部分为与长方形垂直平面的上边线邻接的向内开倒角的曲面，该曲面的下边线为直线、该直线为长方形竖直平面的上边线；该曲面的上边线为曲线，该曲线布设在镶条的上表面上、且该曲线上各个点向内开倒角，向内开倒角的角度随着镶条半径的变化而变化；所述向内开倒角，既是倒角的倾斜方向为镶条的右侧斜上方或左侧斜上方；当镶条左侧与高频腔相邻时，倒角向着镶条右侧斜上方倾斜一个角度；当镶条右侧与高频腔相邻时，倒角向着镶条左侧斜方倾斜一个角度。
补充说明2
以上所述，如图2a、2c、2d、2l、2m所示，图2c、图2d显示了本发明导角垫补结构，其优势在于磁极的垫补不是在侧边而是在镶条的斜上方。高频腔的安装空间如图2a所示，四块磁极，每相邻两个磁极之间的空挡作为磁极的谷区，高频腔占用其中两个谷区，而且180度对称布设。由于本实施例和高频腔相邻的磁极的垫补是在斜上方，所以节省了高频腔的左右空间。
进一步地，所述主磁铁结构的非侧边垫补的高度变化的垫补结构，如图2n所示，既是：该镶条结构在设计阶段进行预垫补，预垫补在磁极侧面上进行、且预垫补后镶条尾部区域的侧面和磁极侧面平行、且镶条尾部区域的宽度和镶条尾部的厚度是此消彼长的关系，镶条尾部的厚度以不超过磁极上表面为准；该镶条结构在加工阶段通过改变镶条的高度调节磁场的大小；该镶条结构的宽度可调，且宽度不超过设定范围，通过改变设定范围内镶条的宽度，改变镶条在高度方向的垫补变化量。
补充说明3
1)以上所述，如图2n所示,磁极的垫补是在镶条的上表面，也就是镶条的上表面挖去的薄薄的一层以后的曲面，但是这个曲面上各个点的高度距离磁极上表面很近。原因在于提前在镶条的侧边切了一刀进行了预垫补，这样在镶条顶部就可以少切一些。预垫补和现有技术预垫补的区别在于:尾部没有加大的张角而是限定了宽度，限定了尾部镶条的宽度就意味着节省了磁极两侧的空间，给高频腔体留有足够的安装余地。具体为：该镶条结构切割后其上表面和外侧面均为曲面、曲面贯穿镶条的小半径到大半径；该预垫补后的外侧面曲面实现了设计阶段预调节磁场的任务、为一次性调节磁场的曲面；该加工后的上表面曲面实现了设计阶段剩余的调节磁场任务、为在加工现场切割多次进行磁场调节的曲面；该上表面曲面的高度不超过磁极的上表面的高度，通过多次改变各个半径处的镶条上表面的高度，调节磁场的大小、直至完成镶条的垫补任务。和现有技术的镶条侧面预垫补的区别在于：现有技术侧面预垫补以后还要在同一个侧面继续垫补多次，而本发明预垫补只是一次垫补，后续的剩余的垫补采用改变镶条高度的垫补方法。分两个侧面垫补的好处在于：相互补偿优势和相互补偿不足，既兼顾解决了桌面回旋加速器空间紧张的问题，又尽可能地使得镶条高度方向的差异小一些，以满足有限元软件精度计算的需要。
2)通过改变镶条的宽度可以节省垫补次数，原理是：在镶条宽度和磁极宽度总宽度不变的条件下，当需要垫补灵敏度相对大时，则加宽镶条的宽度而缩小磁极的宽度，当需要垫补灵敏度相对小时，则缩小镶条的宽度而加大磁极的宽度；所述垫补灵敏度就是在镶条高度方向切同等厚度时的垫补量引起的磁场变化量；镶条宽度方向可调是采用在镶条高度方向垫补带来的独有的优势，而对于镶条侧边垫补调整镶条宽度没有意义。原因在于：侧边垫补其镶条高度是一定的，不论镶条是10厘米的宽度还是3厘米的宽度，该切割下来多少还是多少，不因为镶条加宽了切割体就大。但是在镶条高度上切割，情况就不同了，镶条的宽度越宽，在高度上切同等厚度时的切割体就越大，切割体越大垫补量变化越大。
进一步地，如图2f、2g、2h所示，所述主磁铁结构的主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构，既是在原有的主磁极上盖板的上表面和主磁极下盖板的下表面针对磁通密度高的盖板位置进行针对性的局部加厚：针对磁通密度高的盖板位置，选择与之相适合的对应形状的凸台覆盖漏磁比较严重的区域：所述对应形状的凸台，既是在主磁极上盖板的上表面和主磁极下盖板的下表面，单独设计一个外轮廓包括但不限于八边形、内轮廓包括但不限于圆形的凸台，该凸台覆盖的区域既是漏磁比较严重的区域；所述局部加厚的尺寸根据盖板漏磁的严重程度而确定。其实施步骤可参考实施例一
补充说明4
上述局部加厚漏磁抑制结构如图2g、2h、2i所示，所述局部加厚的几何尺寸根据漏磁的严重程度而确定，既在漏磁严重的地方局部加厚h，使得距离盖板设定距离处的漏磁场通量密度小于设定值，该设定距离包括但不限于200mm，该设定值包括但不限于50Gs。
进一步地，如3f所示，所述对称的非同心S形半圆连接，包括非同心且轴对称的两个半圆形在同平面内的连接；所述对称的非同心S形半圆连接，包括非同心且轴对称两个半圆形在非同平面内的螺旋连接；如图3e所示，所述对称的同心环形半圆连接，由上下两个同圆心但不在同一平面的半圆形螺旋连接而成；当采用对称的非同心S形半圆连接方法时，连接到腔体外壳的共用一根内杆，该内杆布设于同平面或非同平面的两个非同心半圆的相切点上；当采用对称的同心环形半圆连接方法时，连接到腔体外壳的共用一根内杆，布设于两个非同面、但同心的半圆的圆心上。
补充说明5
i上述该内杆直连结构的高频腔体如图3a、图3b、图3c所示，其上内杆3-1和上内杆连接件3-2、以及下内杆3-1和下内杆连接件3-2、以及分别包围它们的两个大圆筒分别伸出加速器盖板以外一个设定的高度，通过调节该两个大圆筒的高度和半径、以及通过调节上内杆连接件3-2和下内杆连接件3-2的高度即可调节腔体的频率和提高腔体的品质因数；
ii上述该内杆异形连接结构的高频腔体如图3e、3f所示，在高频腔体两根内杆的上端部和下端部，分别呈对称的非同心S形的螺旋度为180度的半圆连接，或分别呈对称的同心的螺旋度为180度的环形半圆连接；一方面避免了形成紧密的螺旋形内杆结构而使得腔体内表面积S过大品质因数降低的危险，一方面充分利用了腔体凸出加速器磁极盖板的大圆筒空间，达到了内杆增长腔体体积不增加的同时，提高了品质因数；
进一步地，如图4a、图4b、图4c所示，所述剥离靶结构包括布设在加速器主真空室以内的基于长短杆的可转动的剥离靶靶架4-1、布设在加速器主真空室以外的基于配对靶的可转动的生产靶靶盘4-2；所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架4-1用于引出不同偏转方向的多条束流，所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘4-2根据靶盘所在位置的不同偏转方向的多条束流之间的距离布设靶盘上配对靶的靶和靶之间的距离；所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘4-2所在位置包括主真空室引出口和加速器引出口之间，或者加速器引出口以外；如图4b所示，所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架设有靶架转轴4-1-4、围绕靶架转轴转动的一个长杆剥离膜4-1-1和至少一个短杆剥离膜4-1-2，所述长杆剥离膜4-1-1的剥离膜位置距离靶架转轴相对较远、且剥离膜位置距离主真空室引出口相对较近；所述短杆剥离膜4-1-2或者短杆剥离膜4-1-3上的剥离膜位置距离靶架转轴4-1-4相对近、且剥离膜位置距离主真空室引出口相对远；所述一个长杆剥离膜4-1-1和至少一个短杆剥离膜4-1-2之间设有一定的角度、该角度以不遮挡偏转束流的角度为基准。
进一步地，所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架4-1设有一个长杆剥离膜4-1-1和二个短杆剥离膜4-1-2、4-1-3，长杆剥离膜为“L”形，由长条状杆臂和杆臂端头的剥离膜组成，长条状杆臂的一端连接靶架转轴、另一端连接剥离膜、且剥离膜平面与长条状杆臂端头的平面互为一定的夹角，所述互为一定的夹角包括90度；
补充说明6
如图4b所示，所述该角度以不遮挡偏转束流的角度为基准，具体为：所述二个短杆剥离膜4-1-2、4-1-3之间互为90度夹角，所述长杆剥离膜4-1-1的长条状杆臂和短剥离膜4-1-2、4-1-3之间分别互为135度夹角。
进一步地，如图4c所示，所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘4-2在圆环轨道上设有多对生产靶，每一对生产靶之间的距离为靶盘所在位置的不同偏转方向的束流线之间的距离。所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘包括固体靶生产靶盘和液体靶生产靶盘。
进一步地，所述每一对生产靶或者过圆心180度对称布设、或者不过圆心间隔布设；所述多对生产靶包括4对生产靶，每一对生产靶或者间隔1个生产靶对称布设、或者间隔2个生产靶对称布设、或者间隔3个生产靶对称布设。所述不同偏转方向的多条束流或者为2条束流、或者为3条束流。
补充说明7
i剥离靶的长短杆之间的距离始终要和生产靶配对靶之间的距离相等，当每一对配对靶间隔1个生产靶对称布设时，剥离靶的长短杆之间的距离也是配对靶间隔1个生产靶对称布设时的距离；同理，当生产靶的配对靶之间间隔2个生产靶对称布设、或者间隔3个生产靶对称布设时，剥离靶的长短杆之间的距离也是配对靶间隔2个或者3个生产靶对称布设时的配对靶之间距离。
ii当引出偏转方向不同的3条束流时，剥离靶靶杆的长度就是三种，本实施例只有两种长度，其中两个短剥离膜的长度相同，增加一个短剥离膜留作备用，只是为了减少短剥离膜的更换次数。
进一步地，如图5a、5b所示，所述频率调谐机构沿着水平方向从右到左或者从左到右布设的：高频腔体D板模拟件5-5、调谐电容板5-2、主真空室模拟件5-6、真空密封波纹管组焊件5-1、含有丝杆的直线步进电机5-7、防转限位条5-3、防转限位侧板5-4；所述主真空室模拟件5-6、真空密封波纹管组焊件5-1、直线步进电机5-7、防转限位条5-3、防转限位侧板5-4与O形密封圈5-8、弹性丝网5-9、微动开关5-10、A螺钉5-11、B螺钉5-12、A垫圈5-13、C螺钉5-14、B垫圈5-15、D螺钉5-16、E螺钉5-17、C垫圈5-18组合一起，带动调谐电容板2沿着轴向运动，从而调节调谐电容板2和高频腔体D板模拟件5-5之间的面距离，通过调整该面距离实现对高频腔体频率的调整；
如图5a、5b所示，所述真空密封波纹管组焊件5-1设有连接内芯5-104，该连接内芯5-104沿着轴向一端伸入真空密封波纹管组焊件5-1内、另一端伸入主真空室模拟件5-6内；该连接内芯5-104内设有二段内螺纹孔，二段内螺纹孔之间不钻透，一段内螺纹孔与直线步进电机7丝杆的外螺纹相配合，另一段内螺纹孔与调谐电容板2的外螺纹相配合；
补充说明：
上述二段内螺纹孔之间不钻透的原因是保证波纹管里面是大气而波纹管外面是真空。如果二段内螺纹孔之间钻透就会使波纹管里面的大气与外面的真空连通，因此设计将二段内螺纹孔之间不钻透。
如图5a、5b所示，所述直线步进电机5-7为空心电机，其转子中心设有一丝母，丝母中心旋入丝杆；所述丝杆位于波纹管内部、直接与连接内芯5-104固定；电机转子转动带动丝母转动，丝杆左端的外螺纹与连接内芯5-104右端内螺纹规格相同，丝杆左端一部分旋入连接内芯5-104内部，实现二者的连接；
所述调谐电容板5-2右端设有外螺纹，通过螺纹连接固定在所述连接内芯5-104上，二者贴合面结合紧密良好，实现高频电连接，且无机械运动损耗，利于设备长期稳定运行；
所述真空密封波纹管组焊件5-1包括：真空密封接地筒5-101、过渡法兰5-102、焊接波纹管5-103、连接内芯5-104，四件焊接在一起组成真空密封波纹管组焊件5-1，四件首尾形成良好高频电连接；
所述弹性丝网5-9为铍铜材料，具有良好的弹性和导电性，安装在真空密封接地筒5-101内圈槽内，通过铍铜丝网实现真空密封波纹管组焊件5-1与主真空室模拟件5-5的良好高频电连接；
所述直线步进电机5-7的丝杆旋入连接内芯的深度可调，连接内芯5-104右端面与丝杆螺纹台阶面间距离T可变：通过设置调整适当的距离T，可实现腔体谐振时调谐电容板处于该调谐机构有效行程中间适当位置。
补充说明8
1)本发明通过折返式波纹管结构，使得组合方式结构紧凑，占用空间小，能满足桌面型回旋加速器尺寸小的特点，也适用于其它小型低功率回旋加速器。折返式波纹管结构具体为：真空密封接地筒5-101、过渡法兰5-102、焊接波纹管5-103、连接内芯5-104四件焊接在一起组成真空密封波纹管组焊件5-1，上述四件排布形成折返式波纹管结构，焊接波纹管5-103位于真空密封接地筒5-101内；过渡法兰5-102端面螺纹孔直接安装直线步进电机5-7；直线步进电机5-7向左侧伸出丝杆位于波纹管内部，直接与连接内芯固定。解决了现有高频腔体频率调谐机构尺寸过大不适合桌面型回旋加速器空间小的需求问题。
2)如图5b、图5c所示，所述真空密封波纹管组焊件5-1的过渡法兰5-102端面设有4个螺纹孔，用于连接固定直线步进电机5-7；过渡法兰5-102两侧面各设有2个螺纹孔，用于连接固定2件防转限位侧板5-4；所述焊接波纹管5-103轴向具备良好的弹性变形能力，能够在保持真空密封的情况下实现轴向的较大弹性变形；
3)如图5a所示，所述真空密封接地筒5-101左端法兰端面设有两道槽，内圈槽内装有弹性丝网5-9，弹性丝网5-9能实现真空密封接地筒5-101左端法兰与主真空室模拟件5-6间可靠的高频电连接，且处于O形密封圈内部，避免了高频电场经过O形密封圈位置造成该位置打火拉弧而损坏O形密封圈，从而有效的保护了真空密封件；
4)如图5a所示，所述过渡法兰5-102端面螺纹孔直接安装直线步进电机7；所述调谐电容板5-2与高频腔体D板模拟件5-5相对面之间形成一个腔体的局部分布电容，通过改变两面间距离L来改变该局部分布电容值，从而改变腔体的谐振频率。
5)如图5a、图5c所示，所述防转限位侧板5-4共2件，一端设有2个通孔，另一端内部设有长方形槽结构；通过E螺钉5-17、C垫圈5-18固定在过渡法兰102两侧；
6)所述防转限位条5-3为长条状，中间设有一通孔，与该通孔同心的一端中间设有一跑道形台阶下陷结构；防转限位条5-3两端插入2件防转限位侧板5-4长槽内，此时防转限位条5-3在长槽内的运动范围恰好对应调谐电容板所需运动范围。
7)所述直线步进电机5-7丝杆的端头设有对称的平面结构，通过A螺钉5-11将防转限位条5-3连接固定在丝杆右端，防转限位条5-3的凹陷部分恰好与丝杆右端去除部分相适应；防转限位条5-3前后两端插入2件防转限位侧板5-4长槽内；通过C螺钉5-14和B垫圈5-15将直线步进电机5-7固定在过渡法兰5-102上。
8)将直线步进电机5-7丝杆右端结构、防转限位条5-3、防转限位侧板5-3长槽结构、微动开关5-10组合使用，实现了丝杆防转与平移限位结构的组合：丝杆右端设有内螺纹，并在端头设有对称的平面结构，通过A螺钉5-14将防转限位条5-3连接固定在丝杆右端，防转限位条5-3的凹陷部分恰好与丝杆右端去除部分形成的平面结构相适应，二者间无法相对转动，防转限位条5-3两端插入2件防转限位侧板5-4长槽内，设备运行时，防转限位条5-3无法实现角度方向转动，从而使丝杆无法转动；同时因防转限位条5-3两端插入2件防转限位侧板长槽内，防转限位条行程被限制在该长槽内；所述微动开关共2件，通过D螺钉5-16安装固定在防转限位侧板5-4上，微动开关侧面不高出防转限位侧板5-4长方形槽对应位置内侧面；频率调谐机构运行时调谐电容板运动到最内和最外极限位置时防转限位条可分别撞上对应位置的微动开关触点，此时微动开关5-10向系统发出到达对应一侧极限位置信号，控制丝杆无法继续向前平移；通过丝杆右端结构、防转限位条、防转限位侧板长槽结构的组合使用，实现了丝杆防转与平移限位结构组合。
9)所述过渡法兰5-102端面设有4个螺纹孔，用于连接固定直线步进电机；两侧面各设有2个螺纹孔，用于连接固定2件防转限位侧板。
10)调谐电容板5-2中心设有一个通孔，以避免形成封闭空间造成真空抽气困难。
11)所述主真空室模拟件5-6内部为加速器真空，对于高频腔体，主真空室为良好接地件；B螺钉和A垫圈将真空密封波纹管组焊件固定连接在主真空室模拟件上。
进一步地，如图6a所示，该多层变磁阻磁屏蔽主结构为三层结构，由原来的空气-铁-空气变为现在的由空气-磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料-空气组成，支柱和固定件由空心铁材料构成；其中磁阻很高的材料的厚度占总厚度的一半，两层磁阻很低的材料厚度各占四分之一；所述每一组三层结构的中间层的磁阻很高的材料为非空气的能够用于支撑的磁阻很高的材料。
进一步地，所述由空气-磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料-空气组成，具体为：最外层由坡莫合金材料构成、中间层由铝材料构成、最内层由坡莫合金材料构成；其中铝的厚度占总厚度的一半，两层坡莫合金各占四分之一。
进一步地，所述多层变磁阻磁屏蔽主结构为轻重量结构，其中，铝的密度为2.7g/cm3,坡莫合金的密度低于8.4g/cm3，铁的密度为7.8g/cm3。
补充说明9
上述多层变磁阻磁屏蔽主结构兼顾三者利益达到一个平衡点的设计原理：所述三者利益就是屏蔽效果好、质量轻、稳定性强。
①选择适当的层数：仿真实验表明，屏蔽层数越多，效果就越明显好得特别多，但是层数太多就会增加总重量，因此本发明选择层数为三层，当屏蔽层数为三层时，分子泵内的漏磁场已经达到了不高于20高斯的设计要求，所以屏蔽层数到三层为止不再增加了；
②选择适当的厚度比例：坡莫合金和铝的厚度比例：为了保证质量轻，三层结构中，铝的厚度占总厚度的二分之一，二层坡莫合金各位四分之一的厚度，其中，铝的密度为2.7g/cm3,坡莫合金的密度低于8.4g/cm3，铁的密度为7.8g/cm3。虽然坡莫合金材料的磁阻很低屏蔽效果很好，但因其重量和铁差不多，为了减轻重量，所以将坡莫合金材料的厚度做得非常薄、只有总厚度的四分之一。虽然铝的重量相比同等体积的空气要重很多，但是铝材料可以起到支撑的作用而空气不能起到支持作用，因此，在二层坡莫合金材料之间的夹层用铝材料而不是用空气。
进一步地，所述磁场测量装置如图7a、7c、7d、7e、7f、7g、7h、7i、7j所示，包括：布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构7-1、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构7-2、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置7-3；所述旁轴角向驱动装置7-3通过驱动径向测量机构7-1带动角向定位测量机构7-2一起转动，从而实现角向定位测量机构7-2对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
补充说明10
1)上述无中心孔的桌面型回旋加速器磁场测量装置如图7c、7d、7e、7f所示，其径向测量机构7-1，包括测量臂7-111，测量臂7-111中间的横梁用于安装径向滑块7-112、探头滑块7-113、霍尔探头电缆走线槽7-114、霍尔探头电缆7-115；所述霍尔探头电缆走线槽7-114设有上下两层走线槽：上层走线槽7-1142和下层走线槽7-1141；下层走线槽7-1141和径向滑块7-112、探头滑块7-113布设在同一层；下层走线槽7-1141用于探头滑块7-113沿着径向测量磁场，上层走线槽7-1142用于探头滑块7-113沿着周向测量磁场；下层走线槽沿着测量臂7-111长度方向布设在加速器中心平面的上下间隙内，上层走线槽为环状走线槽，环状走线槽开槽在上层走线槽盖板7-1143上，上层走线槽盖板7-1143固装在测量臂7-111上、并位于加速器中心平面以上的上磁极中心凹陷区内；如图7e、7f所示，下层走线槽7-1141和上层走线槽7-1142各设有一个豁口且下层走线槽7-1141和上层走线槽7-1142使用同一根电缆；下层走线槽7-1141中的霍尔探头电缆7-115一端连接探头滑块7-113并顺着探头滑块7-113进入下层走线槽7-1141，当下层走线槽7-1141的电缆到达豁口处时，在豁口处的卡箍7-11412作用下，电缆被引出下层走线槽7-1141并进入上层走线槽7-1142环状槽内，并且电缆的另一端在环状槽中被引出；当测量臂7-111转动时，霍尔探头电缆7-115从下层走线槽导入上层槽并在上层槽的环形槽内转动，避免电缆在下层槽中转动与下磁极中心凹陷区内的其他设备缠绕在一起。
2)所述的上层走线槽绕开下层的探头滑块7-113前进和后退范围，在测量臂7-111内形成一个自封闭区域，使得下层的霍尔探头电缆7-115电缆在平推滑块时，不干涉上层走线槽引出电缆，并保证探头滑块7-113的测量点处于加速器中心平面上。
3)所述角向磁场测量装置如图7g、7h、7i所示，包括圆光栅盘7-211、光栅读数头7-212；套筒连接法兰7-213、套筒7-214、中心定位盘7-215、光栅读数头电缆7-216；该圆光栅盘7-211和所述测量臂7-111固接在一起，当所述旁轴角向驱动装置7-3驱动测量臂7-111转动时，该圆光栅盘7-211随着测量臂7-111的转动而转动；所述光栅读数头7-212与主磁铁下磁极固接在一起、其布设在圆光栅盘7-211的侧面、用于读取圆光栅盘7-211的角向转动数据；所述套筒连接法兰7-213安装到测量臂7-111的下表面且随着测量臂7-111的转动而转动，该套筒连接法兰7-213用于套筒7-214的定位；所述中心定位盘7-215用螺钉固接到芯柱的磁铁上，起到中心定位作用；所述光栅读数头电缆7-216布设在旁轴角向驱动装置的高频安装孔内。
4)如图7e、7f所示，所述的径向滑块7-112和探头滑块7-113，利用大小相同的径向滑块7-112，由人工在测量臂7-111上平推；将霍尔探头固定到探头滑块7-113内，探头滑块7-113随径向滑块7-112一起运动，由径向滑块7-112的尺寸和数量获取探头滑块7-113当前的位置，整套系统形成闭环实现径向的定位。
5)如图7a所示，所述测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉，具体为：加速器中心区总高度为24mm，主磁铁上磁极中心凹陷区、主磁铁下磁极中心凹陷区的高度各为10mm，总共44mm高度；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度为43mm，该测量装置距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在44mm的间隙内运动时由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
6)所述的平推为人工平推径向滑块112；
补充说明11：
如图7j所示，所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度为43mm，另外还有10mm嵌入到下磁极中心凹陷区芯柱中，10mm高度如图7j中标记2151，这10mm是在下磁极的芯柱中打孔钻入，所以不计算在总高度43mm内；该43mm的高度从上至下的构成为：上走线槽7-1142的高度为10mm，上走线槽7-1142为环形槽，如图7j的环形槽的高度为10mm；上层走线槽盖板7-1143的高度为8mm，上层走线槽盖板7-1143就是图7d环形槽下方的方形盖板；测量臂7-111上表面到测量臂下表面的高度为14mm，这个14mm的距离不包括上层走线槽的8mm和10mm,只是从测量臂7-111上表面下到表面的距离为14mm。图7j中的圆光栅盘7-211和光栅探头7-212有一部分是嵌入到测量臂111下表面之上的，也就是圆光栅盘7-211和光栅探头7-212在轴向少部分嵌入到测量臂7-111下表面之上，圆光栅盘7-211和光栅探头7-212轴向的其余部分落在下磁极中心凹陷区内。这样10mm+8mm+14mm+11mm一共43mm；嵌入到主磁铁下磁极中心凹陷区芯柱中的中心定位盘下圆柱7-2151的高度为10mm，这部分高度由于是钻孔嵌入到下磁极中心凹陷区芯柱中的，所以高度不计算在总高度内。
实施例一
基于上述混合型中心区结构，本发明还设计了一种混合型中心区磁铁结构磁极头部张角扩大方法，如图1d所示，包括以下步骤：
步骤一、计算中心区磁铁芯柱为普通软磁材料时磁极头部磁场A处的平均磁场曲线，记为b1；
补充说明12
1)b1是指主磁极头部的平均磁场曲线，用磁极头部磁场A处的粗黑线表示，也就是图1d芯柱半径区域右边磁极头部磁场A处的粗黑线为b1。所述主磁极头部磁场A既是把三条曲线在主磁极头部处的平均磁场称为主磁极头部磁场A，该三条曲线既是点虚线、长虚线、粗黑线。点虚线是中心区芯柱采用永磁材料但主磁极头部没有扩大张角的曲线；长虚线是中心区芯柱采用永磁材料且主磁极头部扩大张角的曲线；粗黑线是中心区芯柱采用软磁材料且没有在芯柱上增加凸起磁铁的曲线。
2)b1是针对芯柱半径区域为软磁材料时主磁极头部的曲线，从图中看出，虽然b1在主磁极头部磁场A的磁场强度最高，但是在芯柱半径区域的三条曲线中磁场场强度最低，芯柱半径区域的长虚线和短虚线的磁场强度均高于粗黑线的磁场强度，这是因为芯柱半径区域的长虚线和短虚线均为芯柱半径区域采用永磁材料时的曲线。
步骤二、当中心区磁铁芯柱为永磁材料时，将主磁铁磁极头部张角加大10％～30％；
步骤三、计算主磁极头部张角加大、且中心区磁铁芯柱为永磁材料时磁极头部磁场A的平均磁场曲线,记作b2；
补充说明13
1)如图1d所示，b2是主磁极头部的平均磁场曲线，用主磁极头部磁场A处的长虚线表示，b2是针对芯柱半径区域为永磁材料且主磁极头部扩大张角后的曲线；
2)如图1d所示，b3也是主磁极头部磁场A处的平均磁场曲线，该曲线是芯柱半径区域为永磁材料但主磁极未扩大张角时的曲线；由此看出，b2和b3相比，虽然它们在芯柱半径区域都是永磁材料，但是b3在主磁极头部没有扩大张角，尽管b3在芯柱半径区域的磁场强度高于b1在芯柱半径区域的磁场强度，但是b3在主磁极头部磁场A处点虚线平均磁场明显低于b1，原因是：永磁材料的芯柱会在磁极头部产生一定的反向磁场，反向磁场会使得磁极头部的磁场降低，因此b3在主磁极头部磁场A处点虚线平均磁场明显低于b1。
4)如图1d所示，b2曲线之所以在芯柱半径区域的磁场强度最高、在主磁极头部的平均磁场强度也接近b1，是因为b2曲线不仅在芯柱半径区域采用永磁铁材料，还将主磁极头部扩大了张角，使得主磁极头部的磁场强度接近b1。
5)如图1d所示，由于加速器中心区不仅包括芯柱半径区域、还包括主磁极头部的前几圈，三条曲线相比，只有b2曲线同时满足在二个区域的磁场强度最高或接近最高。
6)如图1d所示，和芯柱半径区域的中心区软磁材料芯柱上未增加凸起的粗黑线效果相比，本发明在芯柱半径区域采用永磁铁材料的点虚线和长虚线的磁场强度明显高于现有技术采用采用软磁铁材料的粗黑线的磁场强度，从而替代了通过在中心区芯柱上增加凸起提高磁场强度的方法。图1d中虽然并未画出芯柱半径区域增加凸起的平均磁场曲线，但是在芯柱半径区的点虚线和长虚线的磁场强度已经明显高于芯柱半径区域软磁材料的磁场强度，由此证明在芯柱半径区域用永磁材料代替软磁材料时，既能达到同样的提高磁场强度的效果，又能简化设计和便于调试，和中心区采用软磁材料并且增加二个凸起的软磁铁相比，有效简化了设计和方便调试。而中心区采用软磁材料并增加凸起的磁极的方法，因为在芯柱表面布设凸起磁极的方法会使得设计和调试的难度增大，第一，凸起的磁极会产生一次谐波，一次谐波会对束流调试造成困难；第二、凸起计算是很有讲究的，又要满足平均场的要求，又不能和中心区其它部件的物理位置产生冲突，因此，增加了设计的难度。
步骤四、计算b2减去b1，若b2减去b1的绝对值小于某个固定值(如10Gs)，则完成磁极头部张角扩大；若b2-b1的绝对值大于某个固定值(如10Gs)，则回到步骤2，继续执行计算，直到满足“b2-b1的绝对值小于某个固定值”。
补充说明12
用主磁极磁极头部磁场A处的b2减去b1，差值越小，越证明在主磁极磁极头部磁场A处b2的磁场强度越接近b1的磁场强度，越接近b1的磁场强度就越能抵消掉反向磁场的影响。
实施例二
基于上述主磁铁局部加厚漏磁抑制结构，本发明还设计了一种桌面型回旋加速器主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制方法，其特点是：
步骤一、计算盖板的磁通密度分布，将盖板上磁通密度达到B以上的区域记作R1；R1为盖板高磁通密度区域的代称，B为高磁通密度的阈值；
步骤二、根据R1的形状在原有的主磁极上盖板或下盖板上制成与该形状匹配的凸台，凸台的厚度h选择应满足距离盖板200mm处的漏磁场通量密度小于50Gs，如不满足，就要继续增加h。
所述将盖板上磁通密度达到B以上的区域记作R1，B的选择与所要求的屏蔽效果相关，通常B选择越低，屏蔽范围越大，屏蔽效果越好，一般从工程上考虑，B通常选择1.5～2T之间。
需要强调的是，上述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上述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 (15)

1.一种桌面型回旋加速器系统，该系统包括桌面型回旋加速器，以及用于桌面型回旋加速器的高频腔频率调谐机构和磁场测量装置；所述桌面型回旋加速器包括中心区磁铁结构，主磁铁结构，高频腔体，剥离靶结构，磁屏蔽结构；所述中心区磁铁结构布设在加速器中心区内，为中心区初始粒子提供等时性磁场；所述主磁铁结构布设在加速器中心平面的上下两侧，为加速粒子提供偏转的轨道；所述高频腔体布设在主磁铁谷区内，用于给粒子加速；所述剥离靶结构布设在加速器引出区内，用于偏转粒子的引出方向；所述磁屏蔽结构布设在加速器分子泵的外围，用于对分子泵等真空设备进行磁场屏蔽保护；所述高频腔体频率调谐机构用于将高频腔本征谐振频率调整为加速器需要的工作频率；所述磁场测量装置用于对加速器的径向磁场和周向磁场进行测量；
其特征在于：
所述中心区磁铁结构为节省中心区空间的混合型中心区磁铁结构，采用将芯柱材料替换为永磁铁的方法，以及主磁极头部扩大张角的方法，替代了在芯柱表面增加两块凸起的磁极的方法，提高了中心磁场强度；
所述主磁铁结构采用小磁气隙与浅谷区相结合的结构，非直线的磁极结构，非侧边垫补的角度变化的倒角垫补结构或非侧边垫补的高度变化的垫补结构，主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构；所述小磁气隙与浅谷区相结合的结构用于实现小型化桌面回旋加速器需要提高平均磁场的需求；所述非直线的磁极结构用于通过增加磁极的角宽度弥补高频通孔带来的磁场降低，使得磁场满足等时性加速需求；所述非侧边垫补的角度变化的倒角垫补结构用于节省磁极角向空间，并且使得垫补量与磁场改变量之间为线性关系，有利于磁场垫补的精确估算；所述非侧边垫补的高度变化的垫补结构用于节省磁极角向空间，以及减少垫补次数；所述的盖板局部加厚漏磁抑制结构用于在保证漏磁达标的情况下，尽量少增加主磁铁重量；
所述高频腔体为紧凑型高频腔体：设有内杆直连结构的高频腔体，以及内杆异形连接结构的高频腔体：该内杆直连结构的高频腔体，其上内杆和上内杆连接件，以及下内杆和下内杆连接件，以及分别包围它们的两个大圆筒分别伸出加速器盖板以外一个设定的高度，通过调节该两个大圆筒的高度和半径，以及通过调节上内杆连接件和下内杆连接件的高度即可调节腔体的频率和提高腔体的品质因数；该内杆异形连接结构的高频腔体，在高频腔体两根内杆的上端部和下端部，分别呈对称的非同心S形的螺旋度为180度的半圆连接，或分别呈对称的同心的螺旋度为180度的环形半圆连接；一方面避免了形成紧密的螺旋形内杆结构而使得腔体内表面积S过大品质因数降低的危险，一方面充分利用了腔体凸出加速器磁极盖板的大圆筒空间，达到了内杆增长腔体体积不增加的同时，提高了品质因数；
所述剥离靶布局结构为紧凑型剥离靶布局结构：采用由一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜组成的可转动的靶架，在同一个主真空室引出口上引出多条不同偏转方向束流；
所述高频腔体频率调谐机构为紧凑型频率调谐机构：设有折返式波纹管结构：真空密封接地筒，过渡法兰，焊接波纹管，连接内芯四件焊接在一起，形成折返式波纹管结构，焊接波纹管位于真空密封接地筒内；过渡法兰端面螺纹孔直接安装直线步进电机；直线步进电机向左侧伸出丝杆位于波纹管内部，直接与波纹管内的连接内芯固定；
所述磁屏蔽结构为轻质量且屏蔽效果好的多层变磁阻屏蔽结构，最外层和最内层为空气，中间由多组三层结构的变磁阻材料组成，每一组三层结构的变磁阻材料为：磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料；所述多组的数量为满足实际需求的多组的数量；
所述磁场测量装置为无中心孔的磁场测量装置，包括：布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构，布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构，以及布设在加速器大半径的与抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置；所述旁轴角向驱动装置通过驱动径向测量机构带动角向定位测量机构一起转动，从而实现角向定位测量机构对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙，距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。
2.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统，其特征在于：该中心区磁铁结构包括加速器中心平面上下两侧的上层主磁铁和下层主磁铁；上层主磁铁和下层主磁铁在加速器中心区分别设有各自的磁铁芯柱；所述上层主磁铁和下层主磁铁所使用的材料为软磁材料，其上层主磁铁和下层主磁铁中心区的芯柱所使用的材料为永磁材料，该永磁材料的芯柱相比软磁铁材料的芯柱更加有利于提高磁场强度；所述上层主磁铁和下层主磁铁磁极头部扩大张角，用以解决芯柱采用永磁铁后，会在磁极头部产生一定的反向磁场，反向磁场会使得磁极头部的磁场降低的问题；所述中心区磁铁结构的头部扩大张角，该张角加大为10%~30%。
3.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统，其特征在于：所述小磁气隙，即是磁极距离加速器中心平面小于15mm；所述浅谷区，即是盖板距离加速器中心平面小于50mm；所述实现小型化桌面回旋加速器需要提高平均磁场的需求，即是桌面型小回旋平均磁场达到1.3T以上；所述主磁铁结构的非直线的磁极结构，即在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大，所述主磁铁在高频通孔位置处磁极角宽度有一定程度的局部增大，该增加的磁极角宽度为恰好弥补高频通孔带来的磁场降低。
4.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述主磁铁结构的非侧边垫补的角度变化的倒角垫补结构，即是：采用固定切削高度H和长度L，以及变化倒角切削角度的方式进行，使得倒角垫补的切削体积与垫补量呈线性关系，具体为：将镶条与高频腔相邻的一侧的侧面分为上下两部分，下部分为一个贯穿镶条小半径到大半径的长方形垂直平面，上部分为与长方形垂直平面的上边线邻接的向内开倒角的曲面，该曲面的下边线为直线，该直线为长方形竖直平面的上边线；该曲面的上边线为曲线，该曲线布设在镶条的上表面上，且该曲线上各个点向内开倒角，向内开倒角的角度随着镶条半径的变化而变化；所述向内开倒角，即是倒角的倾斜方向为镶条的右侧斜上方或左侧斜上方；当镶条左侧与高频腔相邻时，倒角向着镶条右侧斜上方倾斜一个角度；当镶条右侧与高频腔相邻时，倒角向着镶条左侧斜方倾斜一个角度。
5.根据权利要求4所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述主磁铁结构的非侧边垫补的高度变化的垫补结构，即是：该镶条结构在设计阶段进行预垫补，预垫补在磁极侧面上进行，且预垫补后镶条尾部区域的侧面和磁极侧面平行，且镶条尾部区域的宽度和镶条尾部的厚度是此消彼长的关系，镶条尾部的厚度以不超过磁极上表面为准；该镶条结构在加工阶段通过改变镶条的高度调节磁场的大小；该镶条结构的宽度可调，且宽度不超过设定范围，通过改变设定范围内镶条的宽度，改变镶条在高度方向的垫补变化量。
6.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述主磁铁结构的主磁铁盖板局部加厚漏磁抑制结构，即是在原有的主磁极上盖板的上表面和主磁极下盖板的下表面针对磁通密度高的盖板位置进行针对性的局部加厚：针对磁通密度高的盖板位置，选择与之相适合的对应形状的凸台覆盖漏磁比较严重的区域：所述对应形状的凸台，即是在主磁极上盖板的上表面和主磁极下盖板的下表面，单独设计一个外轮廓包括但不限于八边形，内轮廓包括但不限于圆形的凸台，该凸台覆盖的区域即是漏磁比较严重的区域；所述局部加厚的尺寸根据盖板漏磁的严重程度而确定。
7.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述对称的非同心S形半圆连接，包括非同心且轴对称的两个半圆形在同平面内的连接；所述对称的非同心S形半圆连接，包括非同心且轴对称两个半圆形在非同平面内的螺旋连接；所述对称的同心环形半圆连接，由上下两个同圆心但不在同一平面的半圆形螺旋连接而成；当采用对称的非同心S形半圆连接方法时，所述连接到腔体外壳的共用一根内杆，该内杆布设于同平面或非同平面的两个非同心半圆的相切点上；当采用对称的同心环形半圆连接方法时，所述共用一根内杆，布设于两个非同面，但同心的半圆的圆心上。
8.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述剥离靶结构包括布设在加速器主真空室以内的基于长短杆的可转动的剥离靶靶架（4-1），布设在加速器主真空室以外的基于配对靶的可转动的生产靶靶盘（4-2）；所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架（4-1）用于引出不同偏转方向的多条束流，所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘（4-2）根据靶盘所在位置的不同偏转方向的多条束流之间的距离布设靶盘上配对靶的靶和靶之间的距离；所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘（4-2）所在位置包括主真空室引出口和加速器引出口之间，或者加速器引出口以外；
所述剥离靶结构的基于长短杆的可转动的剥离靶靶架，设有靶架转轴，围绕靶架转轴转动的一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜，所述长杆剥离膜的剥离膜位置距离靶架转轴相对较远，且剥离膜位置距离主真空室引出口相对较近；所述短杆剥离膜上的剥离膜位置距离靶架转轴相对近，且剥离膜位置距离主真空室引出口相对远；所述一个长杆剥离膜和至少一个短杆剥离膜之间设有一定的角度，以及至少一个短剥离膜之间设有一定的角度，该角度以不遮挡偏转束流的角度为基准。
9.根据权利要求8所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述基于长短杆的可转动的剥离靶靶架设有一个长杆剥离膜和二个短杆剥离膜，长杆剥离膜为“L”形，由长条状杆臂和杆臂端头的剥离膜组成，长条状杆臂的一端连接靶架转轴，另一端连接剥离膜，且剥离膜平面与长条状杆臂端头的平面互为一定的夹角，所述互为一定的夹角包括90度；所述该角度以不遮挡偏转束流的角度为基准，具体为：所述二个短杆剥离膜之间互为90度夹角，所述长杆剥离膜的长条状杆臂和短剥离膜之间互为135度夹角。
10.根据权利要求9所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘在圆环轨道上设有多对生产靶，每一对生产靶之间的距离为靶盘所在位置的不同偏转方向的束流线之间的距离；所述基于配对靶的可转动的生产靶靶盘包括固体靶生产靶盘和液体靶生产靶盘。
11.根据权利要求10所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述每一对生产靶或者过圆心180度对称布设，或者不过圆心间隔布设；所述多对生产靶包括4对生产靶，每一对生产靶或者间隔1个生产靶对称布设，或者间隔2个生产靶对称布设，或者间隔3个生产靶对称布设；所述不同偏转方向的多条束流或者为2条束流，或者为3条束流。
12.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述频率调谐机构沿着水平方向从右到左或者从左到右：高频腔体D板模拟件调谐电容板，主真空室模拟件，真空密封波纹管组焊件，含有丝杆的直线步进电机，防转限位条，防转限位侧板； 所述主真空室模拟件，真空密封波纹管组焊件，直线步进电机，防转限位条，防转限位侧板与O形密封圈，弹性丝网，微动开关，A螺钉，B螺钉，A垫圈，C螺钉，B垫圈，D螺钉，E螺钉，C垫圈组合一起，带动调谐电容板沿着轴向运动，从而调节调谐电容板和高频腔体D板模拟件之间的面距离，通过调整该面距离实现对高频腔体频率的调整；
所述真空密封波纹管组焊件设有连接内芯，该连接内芯沿着轴向，一端伸入真空密封波纹管组焊件内，另一端伸入主真空室模拟件内；该连接内芯内设有二段内螺纹孔，二段内螺纹孔之间不钻透，一段内螺纹孔与直线步进电机丝杆的一端外螺纹相配合，另一段内螺纹孔与调谐电容板的外螺纹相配合；
所述直线步进电机为空心电机，其转子中心设有一丝母，丝母中心旋入丝杆；所述丝杆位于波纹管内部，直接与连接内芯固定；电机转子转动带动丝母转动，丝杆左端的外螺纹与连接内芯右端内螺纹规格相同，丝杆左端一部分旋入连接内芯内部，实现二者的连接；
所述调谐电容板右端设有外螺纹，通过螺纹连接固定在所述连接内芯上，二者贴合面结合紧密良好，实现高频电连接，且无机械运动损耗，利于设备长期稳定运行；
所述真空密封波纹管组焊件包括：真空密封接地筒，过渡法兰，焊接波纹管，连接内芯，四件焊接在一起组成真空密封波纹管组焊件，四件首尾形成良好高频电连接；
所述主真空室模拟件在加速器中处于良好的高频地电位，所述弹性丝网为铍铜材料，具有良好的弹性和导电性，安装在真空密封接地筒内圈槽内，通过铍铜丝网实现真空密封波纹管组焊件与主真空室模拟件的良好高频电连接；
所述直线步进电机的丝杆旋入连接内芯的深度可调，连接内芯右端面与丝杆螺纹台阶面间距离T可变：通过设置调整适当的距离T，可实现调谐电容板处于腔体谐振位置时丝杆处于该调谐机构有效行程中间适当位置。
13.根据权利要求1所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：该多层变磁阻屏蔽结构为三层结构，由原来的空气-铁-空气变为现在的由空气-磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料-空气组成，支柱和固定件由空心铁材料构成；其中磁阻很高的材料的厚度占总厚度的一半，两层磁阻很低的材料厚度各占四分之一; 所述每一组三层结构的中间层的磁阻很高的材料为非空气的能够用于支撑的磁阻很高的材料。
14.根据权利要求13所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述由空气-磁阻很低的材料-磁阻很高的材料-磁阻很低的材料-空气组成，具体为：最外层由坡莫合金材料构成，中间层由铝材料构成，最内层由坡莫合金材料构成；其中铝的厚度占总厚度的一半，两层坡莫合金各占四分之一。
15.根据权利要求14所述一种桌面型回旋加速器系统器，其特征在于：所述多层变磁阻屏蔽结构为轻重量结构，其中，铝的密度为2.7g/cm3, 坡莫合金的密度低于8.4g/cm3，铁的密度为7.8g/cm3。
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