CN117377185A - 一种可同时加速不同荷质比束流的加速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粒子加速器技术领域，具体公开一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其包括管件、漂移板阵列、调谐器、耦合器、真空泵和多个电极阵列；所述管件具有真空腔体；所述漂移板阵列固定地悬在所述真空腔体中部，且所述漂移板阵列具有多个束流孔道；多个电极阵列与多个束流孔道一一对应，多个电极阵列配置为与所述漂移板阵列固定连接；所述调谐器用于对多个所述电极阵列进行调制，以产生与束流方向相同的电场分量，对束流进行加速；所述耦合器用于产生加速束流所需的电场；所述真空泵用于维持所述真空腔体内部所需的高真空环境；该可同时加速不同荷质比束流的加速器能同时加速四种不同荷质比的离子束流。

Description

一种可同时加速不同荷质比束流的加速器

技术领域

本发明涉及粒子加速器技术领域，具体涉及一种可同时加速不同荷质比束流的加速器。

背景技术

自从粒子加速器问世以来，各种离子束流广泛应用于基础科研、工业、农业、医学等领域。其中，需要同时使用多种不同类型和不同能量的离子束的需求越来越广泛，特别是核材料的多束辐照研究、半导体的离子注入应用等。但传统的射频四极加速器(RFQ)只能加速同一荷质比的束流，无法满足辐照研究以及离子注入中的多离子束流的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，可以同时加速四种不同荷质比的离子束流，具有加速离子种类多、离子能量高、流强大、稳定性高以及准直性好等优点。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，包括管件、漂移板阵列、调谐器、耦合器、真空泵和多个电极阵列。

所述管件具有真空腔体；所述漂移板阵列固定地悬在所述真空腔体中部，且所述漂移板阵列具有多个束流孔道。

多个电极阵列与多个束流孔道一一对应，所述电极阵列配置为与所述漂移板阵列固定连接。

所述调谐器用于对多个所述电极阵列进行调制，以产生与束流方向相同的电场分量，对束流进行加速。

所述耦合器用于产生加速束流所需的电场。

所述真空泵用于维持所述真空腔体内部所需的高真空环境。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，所述真空腔体内固定地配置有至少一个梁体。

其中，所述至少一个梁体配置为与所述漂移板阵列固定连接。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，所述真空腔体的中轴线与所述漂移板阵列的中轴线重合；所述束流孔道的中轴线与所述电极阵列的中轴线重合。

所述真空腔体的中轴线与所述电极阵列的中轴线平行。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，还包括：信号拾取器。

所述信号拾取器用于获取信息。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，所述管件上设置有第一安装口、第二安装口、第三安装口和第四安装口。

其中，所述调谐器装配在所述第一安装口，所述耦合器装配在所述第二安装口，所述真空泵与所述第三安装口连接，所述信号拾取器装配在所述第四安装口。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，所述漂移板阵列包含有：多个矩形金属方环。

所述矩形金属方环具有分隔件。

其中，所述分隔件配置为与所述矩形金属方环固定连接，所述分隔件用于将所述矩形金属方环所围成的区域分隔，以形成所述束流孔道。

多个所述矩形金属方环呈等间距分布。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，所述电极阵列包含有：第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。

所述第二电极配置为与所述第一电极对置；所述第四电极配置为与所述第三电极对置。

其中，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极呈十字状分布，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极均穿过所述束流孔道。

第一电极和第二电极的电极方向与所述第三电极和第四电极的电极方向相反。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，所述第一电极和第二电极上均设置有第一支撑件，所述第一支撑件与所述矩形金属方环固定连接。

所述第三电极和第四电极上均设置有第二支撑件，所述第二支撑件与所述矩形金属方环固定连接。

所述第一支撑件和第二支撑件呈间隔分布。

本公开至少一实施例提供的可同时加速不同荷质比束流的加速器中，还包括：水冷系统。

其中，所述管件、漂移板阵列、电极阵列和梁体内均设置有水冷管道，所述水冷管道配置为与所述水冷系统连接。

本发明的有益效果为：将四个束流孔道置于同一个加速腔内，可以对四种束流同时进行加速。

可以解决现有装置不能同时提供不同荷质比束流、流强弱、需要超高电压绝缘装置、需要电荷剥离装置、体积庞大、不能提供相同方向的束流等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一些实施例中可同时加速不同荷质比束流的加速器的部件连接框图。

图2为一些实施例中可同时加速不同荷质比束流的加速器的管件的立体图。

图3为一些实施例中可同时加速不同荷质比束流的加速器的管件的视图。

图4为一些实施例中的矩形金属方环的视图。

图5为一些实施例中漂移板阵列和电极阵列的局部连接示意图。

图6为一些实施例中可同时加速不同荷质比束流的加速器的部件结构框图。

图7为一些实施例中可同时加速不同荷质比束流的加速器的管件的视图。

图中：

10、管件；11、真空腔体；12、梁体；14、第二安装口；15、第三安装口；16、第四安装口；

20、漂移板阵列；21、矩形金属方环；22、分隔件；23、束流孔道；

30、调谐器；

40、耦合器；

50、真空泵；

60、电极阵列；61、第一电极；62、第二电极；63、第三电极；64、第四电极；611、第一支撑件；631、第二支撑件；

70、控制系统；

80、信号拾取器；

90、水冷系统；

110、水冷管道。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。

传统的RFQ加速束流的原理为：耦合器通过端口将微波功率馈入到封闭的真空真空腔体内，可以在RFQ的电极间产生具有周期性变化的交变电磁场。通过对RFQ的电极进行调制后即能产生与束流方向相同的电场分量，从而加速束流。同时，RFQ的四个电极具有类似静电四极透镜的作用，通过调制能够同时对束流进行聚焦、聚束以及加速，且传输过程中能够实现低束流损耗，是加速低能束流常用的加速结构。

本公开在以上技术方案的基础上，将四个束流孔道置于同一个加速腔内，对四种束流同时进行加速。可以解决现有装置不能同时提供不同荷质比束流、流强弱、需要超高电压绝缘装置、需要电荷剥离装置、体积庞大、不能提供相同方向的束流等问题。

如图1至6所示，本实施例提供一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，包括管件10、漂移板阵列20、调谐器30、耦合器40、真空泵50、电极阵列60和信号拾取器80。

具体地，可同时加速不同荷质比束流的加速器还具有控制系统70，调谐器30、耦合器40、真空泵50均与控制系统电性连接，可以通过控制系统控制调谐器30、耦合器40和真空泵50。

信号拾取器80与控制系统电性连接，将信息反馈给控制系统，方便使用者查看运行时的状态变化。

具体地，管件10具有真空腔体11；漂移板阵列20固定地悬在真空腔体11中部，且漂移板阵列20具有四个束流孔道23。

具体地，四个电极阵列60与四个束流孔道23一一对应，电极阵列60配置为与漂移板阵列20固定连接。

具体地，调谐器30用于对电极阵列60进行调制，从而产生与束流方向相同的电场分量，对束流进行加速。耦合器40用于产生加速束流所需的电场。真空泵50用于维持真空腔体11内部所需的高真空环境。

在本实施例中，真空腔体11内固定地配置有两个梁体12。两个梁体12均配置为与漂移板阵列20固定连接。

在本实施例中，真空腔体11的中轴线与漂移板阵列20的中轴线重合；束流孔道23的中轴线与电极阵列60的中轴线重合。真空腔体11的中轴线与电极阵列60的中轴线平行。

在本实施例中，管件10上设置有第一安装口、第二安装口14、第三安装口15和第四安装口16。

其中，调谐器30装配在第一安装口(未图示)，耦合器40装配在第二安装口14，真空泵50与在第三安装口15连接，信号拾取器80装配在第四安装口16。

在本实施例中，漂移板阵列20包含有多个矩形金属方环21。矩形金属方环21具有分隔件22。

其中，分隔件22配置为与矩形金属方环21固定连接，分隔件22用于将矩形金属方环21所围成的区域分隔，从而形成四个束流孔道23。多个矩形金属方环21呈等间距分布。

在本实施例中，电极阵列60包含有第一电极61、第二电极62、第三电极63和第四电极64。

具体地，第二电极62配置为与第一电极61对置；第四电极64配置为与第三电极63对置。

具体地，第一电极61、第二电极62、第三电极63和第四电极64呈十字状分布，第一电极61、第二电极62、第三电极63和第四电极64均穿过束流孔道23。

具体地，第一电极61和第二电极62的电极方向与第三电极63和第四电极64的电极方向相反。

在本实施例中，第一电极61和第二电极62上均设置有第一支撑件611，第一支撑件611与矩形金属方环21固定连接。

具体地，第三电极63和第四电极64上均设置有第二支撑件631，第二支撑件631与矩形金属方环21固定连接。

具体地，第一支撑件611和第二支撑件631呈间隔分布。

如图6和7所示，在一些实施例中，该可同时加速不同荷质比束流的加速器还包括：水冷系统90，水冷系统与控制系统电性70连接。

其中，管件10、漂移板阵列20、电极阵列60和梁体12内均设置有水冷管道100，水冷管道100配置为与水冷系统连接。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。

Claims (9)

1.一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，包括：

管件，具有真空腔体；

漂移板阵列，固定地悬在所述真空腔体中部，且所述漂移板阵列具有多个束流孔道；

与多个束流孔道一一对应的多个电极阵列，配置为与所述漂移板阵列固定连接；

调谐器，用于对多个所述电极阵列进行调制，以产生与束流方向相同的电场分量，对束流进行加速；

耦合器，用于产生加速束流所需的电场；以及

真空泵，用于维持所述真空腔体内部所需的高真空环境。

2.根据权利要求1所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，所述真空腔体内固定地配置有至少一个梁体；

其中，所述至少一个梁体配置为与所述漂移板阵列固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，所述真空腔体的中轴线与所述漂移板阵列的中轴线重合；

所述束流孔道的中轴线与所述电极阵列的中轴线重合；

所述真空腔体的中轴线与所述电极阵列的中轴线平行。

4.根据权利要求1所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，还包括：

信号拾取器，用于获取信息。

5.根据权利要求5所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，所述管件上设置有第一安装口、第二安装口、第三安装口和第四安装口；

其中，所述调谐器装配在所述第一安装口，所述耦合器装配在所述第二安装口，所述真空泵与所述第三安装口连接，所述信号拾取器装配在所述第四安装口。

6.根据权利要求1所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，所述漂移板阵列包含有：

多个矩形金属方环，具有分隔件；

其中，所述分隔件配置为与所述矩形金属方环固定连接，所述分隔件用于将所述矩形金属方环所围成的区域分隔，以形成所述束流孔道；

多个所述矩形金属方环呈等间距分布。

7.根据权利要求6所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，所述电极阵列包含有：

第一电极；

第二电极，配置为与所述第一电极对置；

第三电极；以及

第四电极，配置为与所述第三电极对置；

其中，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极呈十字状分布，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极均穿过所述束流孔道；

第一电极和第二电极的电极方向与所述第三电极和第四电极的电极方向相反。

8.根据权利要求7所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，所述第一电极和第二电极上均设置有第一支撑件，所述第一支撑件与所述矩形金属方环固定连接；

所述第三电极和第四电极上均设置有第二支撑件，所述第二支撑件与所述矩形金属方环固定连接；

所述第一支撑件和第二支撑件呈间隔分布。

9.根据权利要求8所述的一种可同时加速不同荷质比束流的加速器，其特征在于，还包括：

水冷系统；

其中，所述管件、漂移板阵列、电极阵列和梁体内均设置有水冷管道，所述水冷管道配置为与所述水冷系统连接。