CN117956674A - 磁铁系统和具有它的回旋加速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁铁系统和具有它的回旋加速器。该磁铁系统包括：上磁铁组件和下磁铁组件，上磁铁组件包括铁轭上盖、上线圈和多个上磁极，上线圈和多个上磁极均安装于铁轭上盖内，上线圈的导体内具有上冷却流道，下磁铁组件包括铁轭下盖、下线圈和多个下磁极，下线圈和多个下磁极均安装于铁轭下盖内，下线圈的导体内具有下冷却流道，其中，上磁铁组件和下磁铁组件相对于中平面上下对称布置，上磁铁组件和下磁铁组件共同限定出回旋加速腔。根据本发明的实施例的磁铁系统，回旋加速腔内的磁场均匀分布，上线圈和下线圈的导体内均具有对应的冷却流道，以减小磁铁系统的体积，实现回旋加速器的小型化。

Description

磁铁系统和具有它的回旋加速器

技术领域

本发明涉及回旋加速器领域，具体而言，涉及一种磁铁系统和具有它的回旋加速器。

背景技术

在相关技术中，回旋加速器作为一种高效的粒子加速设备，已经在核物理、材料科学、生物医学以及其他多个科研和工业领域中得到了广泛应用，然而，现有的回旋加速器通常体积较大，在一些特定的应用场景中，如小型实验室、医疗设备或移动应用中，其使用受到了限制，尤其是在医学领域，小型回旋加速器的潜在应用如肿瘤治疗、放射性同位素制备等都对设备的尺寸和便携性有严格的要求，导致大体积的回旋加速器应用受限。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种磁铁系统，可减小磁铁系统的体积，实现回旋加速器的小型化。

本发明还提出了一种具有上述磁铁系统的回旋加速器。

根据本发明实施例的用于回旋加速器的磁铁系统，包括：上磁铁组件，所述上磁铁组件包括铁轭上盖、上线圈和多个上磁极，所述上线圈和多个所述上磁极均安装于所述铁轭上盖内，所述上线圈的导体内具有上冷却流道；下磁铁组件，所述下磁铁组件包括铁轭下盖、下线圈和多个下磁极，所述下线圈和多个所述下磁极均安装于所述铁轭下盖内，所述下线圈的导体内具有下冷却流道；其中，所述上磁铁组件和所述下磁铁组件相对于中平面上下对称布置，所述上磁铁组件和所述下磁铁组件共同限定出回旋加速腔。

根据本发明实施例的用于回旋加速器的磁铁系统，上磁铁组件和下磁铁组件相对于中平面上下对称布置并限定出回旋加速腔，回旋加速腔内的磁场均匀分布，上线圈和下线圈的导体内均具有对应的冷却流道，以减小磁铁系统的体积，实现回旋加速器的小型化。

根据本发明的一些实施例，所述铁轭上盖包括上铁轭盖板、上铁轭腰和上中心软磁铁，所述上铁轭盖板具有上凸台，所述上凸台开设有上中心通孔，所述上中心软磁铁穿设固定于所述上中心通孔，多个所述上磁极围绕所述上中心通孔的轴线等角度间隔安装于所述上凸台，所述上铁轭腰与所述上铁轭盖板固定相连，所述上铁轭腰与所述上凸台之间形成有上安装环槽，所述上线圈的至少部分位于所述上安装环槽内；所述铁轭下盖包括下铁轭盖板、下铁轭腰和下中心软磁铁，所述下铁轭盖板具有下凸台，所述下凸台开设有下中心通孔，所述下中心软磁铁穿设固定于所述下中心通孔，多个所述下磁极围绕所述下中心通孔的轴线等角度间隔安装于所述下凸台，所述下铁轭腰与所述下铁轭盖板固定相连，所述下铁轭腰与所述下凸台之间形成有下安装环槽，所述下线圈的至少部分位于所述下安装环槽内。

进一步地，所述上中心软磁铁具有上偏心通孔，所述上偏心通孔的轴线与所述上中心通孔的轴线平行；所述下中心软磁铁具有下偏心通孔，所述下偏心通孔的轴线与所述下中心通孔的轴线平行。

进一步地，所述上铁轭腰和所述下铁轭腰共同限定出引出通道，所述引出通道沿所述下中心通孔的径向方向延伸并与所述回旋加速腔连通。

进一步地，所述铁轭上盖开设有上引出孔，所述上引出孔贯穿所述铁轭上盖并与所述引出通道连通；所述铁轭下盖开设有下引出孔，所述下引出孔贯穿所述铁轭下盖并与所述引出通道连通。

进一步地，所述引出通道的数量为多个，多个所述引出通道围绕所述下中心通孔的轴线等角度间隔排布。

根据本发明的一些实施例，所述上铁轭盖板开设有上安装孔，所述上安装孔贯穿所述上铁轭盖板并与所述上安装环槽连通；所述下铁轭盖板开设有下安装孔，所述下安装孔贯穿所述下铁轭盖板并与所述下安装环槽连通。

根据本发明的一些实施例，所述上线圈和所述下线圈的导体的横截面均为具有中心圆孔的矩形截面。

根据本发明的一些实施例，所述上冷却流道和所述下冷却流道内填充有相变冷却介质。

根据本发明另一方面实施例的回旋加速器，包括上述的用于回旋加速器的磁铁系统。

根据本发明实施例的回旋加速器，其磁铁系统的上磁铁组件和下磁铁组件相对于中平面上下对称布置并限定出回旋加速腔，回旋加速腔内的磁场均匀分布，上线圈和下线圈的导体内均具有对应的冷却流道，以减小磁铁系统的体积，实现回旋加速器的小型化。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁铁系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的下磁铁组件的俯视图；

图3是根据本发明实施例的下铁轭盖板和下铁轭腰的示意图；

图4是根据本发明实施例的下中心软磁铁的示意图；

图5是根据本发明实施例的下线圈的示意图。

附图标记：

上磁铁组件1、铁轭上盖11、上铁轭盖板111、上安装孔1113、上铁轭腰112、上中心软磁铁113、上偏心通孔1131、上引出孔115、上线圈12、上磁极13、下磁铁组件2、铁轭下盖21、下铁轭盖板211、下凸台2111、下中心通孔2112、下安装孔2113、下铁轭腰212、下中心软磁铁213、下偏心通孔2131、下安装环槽214、下引出孔215、下线圈22、下磁极23、引出通道3、磁铁系统10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或可以互相通讯；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图5详细描述根据本发明实施例的磁铁系统10和具有它的回旋加速器。

参照图1和图2所示，用于回旋加速器的磁铁系统10，包括：上磁铁组件1和下磁铁组件2，上磁铁组件1包括铁轭上盖11、上线圈12和多个上磁极13，上线圈12和多个上磁极13均安装于铁轭上盖11内，上线圈12的导体内具有上冷却流道，下磁铁组件2包括铁轭下盖21、下线圈22和多个下磁极23，下线圈22和多个下磁极23均安装于铁轭下盖21内，下线圈22的导体内具有下冷却流道，其中，上磁铁组件1和下磁铁组件2相对于中平面上下对称布置，上磁铁组件1和下磁铁组件2共同限定出回旋加速腔，在上线圈12和下线圈22通电后，铁轭上盖11和铁轭下盖21被磁化，多个上磁极13和多个下磁极23可在回旋加速腔形成稳定的磁场，回旋加速腔可用于回旋加速粒子束流。

可以理解的是，上磁铁组件1和下磁铁组件2构造相同且对称布置，上磁铁组件1和下磁铁组件2的对称面为中平面，中平面可垂直于磁场方向，铁轭上盖11与铁轭下盖21、上线圈12与下线圈22、多个上磁极13与多个磁极均相对于中平面上下对称，对称布置的上磁铁组件1和下磁铁组件2有利于回旋加速腔内磁场的均匀分布，从而有利于实现更精确地粒子束控制。

铁轭上盖11和铁轭下盖21可采用耐高温、高导磁性的非晶态合金材料，该非晶态合金材料的无序原子结构使得其中的磁畴边界移动困难，在导磁时几乎没有能量损失，从而提高了其导磁性能，确保磁场导通率，上线圈12可绕设于多个上磁极13的径向外侧，下线圈22可绕设于多个下磁极23的径向外侧，上线圈12和下线圈22的导体均可采用高导电和高热传导的材料，例如无氧铜，上线圈12和下线圈22的导体可在高温下保持低阻抗，确保电流流动稳定，从而产生均匀且持久的磁场。上线圈12和下线圈22的导体均可以是中空结构，上线圈12的导体内具有上冷却流道，下线圈22的导体内具有下冷却流道，上冷却流道和下冷却流道内均可通入冷却介质，以对上线圈12和下线圈22进行充分冷却，从而有利于提升上线圈12和下线圈22可承载的电流，同时，安装于铁轭上盖11的上线圈12还可将铁轭上盖11的热量通过上冷却流道内的冷却介质导出，安装于铁轭下盖21的下线圈22还可将铁轭下盖21的热量通过下冷却流道内冷却介质导出，从而可有效地控制磁铁系统10的温度，进而有利于提升回旋加速器的稳定性和使用寿命。

需要说明的是，在回旋加速器工作时，磁铁系统10会产生较多的热量，相关技术中，需要在磁铁系统内设置额外的冷却管路进行散热，冷却管路装配不便，占用空间较大，且冷却管路对线圈的散热效率较低，线圈需要更大的横截面积以减少其发热量，而在本发明实施例中的磁铁系统10，可无需安装额外的冷却管路，磁铁系统10装配方便，占用空间小，上线圈12和铁轭上盖11均可通过上线圈12内的上冷却流道进行散热，下线圈22和铁轭下盖21均可通过下线圈22内的下冷却流道进行散热，上线圈12和下线圈22的散热效率高，上线圈12和下线圈22在相同的承载能力下可采用更小的横截面积，进而有利于磁铁系统10的小型化。

根据本发明实施例的用于回旋加速器的磁铁系统10，上磁铁组件1和下磁铁组件2相对于中平面上下对称布置并限定出回旋加速腔，回旋加速腔内的磁场均匀分布，上线圈12和下线圈22的导体内均具有对应的冷却流道，以减小磁铁系统10的体积，实现回旋加速器的小型化。

在本发明的一些实施例中，参照图1所示，铁轭上盖11包括上铁轭盖板111、上铁轭腰112和上中心软磁铁113，上铁轭盖板111具有上凸台，上凸台开设有上中心通孔，上中心软磁铁113穿设固定于上中心通孔，多个上磁极13围绕上中心通孔的轴线等角度间隔安装于上凸台，上中心软磁铁113可提升磁场聚集效果，以实现高效地粒子加速，上铁轭腰112与上铁轭盖板111固定相连，上铁轭腰112与上凸台之间形成有上安装环槽，上线圈12的至少部分位于上安装环槽内，以充分利用上铁轭腰112与上凸台之间的空间，优化上线圈12对铁轭上盖11的冷却效果。

参照图2和图3所示，铁轭下盖21包括下铁轭盖板211、下铁轭腰212和下中心软磁铁213，下铁轭盖板211具有下凸台2111，下凸台2111开设有下中心通孔2112，下中心软磁铁213穿设固定于下中心通孔2112，多个下磁极23围绕下中心通孔2112的轴线等角度间隔安装于下凸台2111，下中心软磁铁213可提升磁场聚集效果，以实现高效地粒子加速，下铁轭腰212与下铁轭盖板211固定相连，下铁轭腰212与下凸台2111之间形成有下安装环槽214，下线圈22的至少部分位于下安装环槽214内，以充分利用下铁轭腰212与下凸台2111之间的空间，优化下线圈22对铁轭下盖21的冷却效果。

参照图1所示，上铁轭盖板111近似为圆形盖板，其中部具有上凸台，上凸台为圆柱凸台并向下铁轭盖板211方向凸起，上凸台具有贯穿上铁轭盖板111的上中心通孔，上中心通孔的轴线可与中平面垂直，上中心软磁铁113可以是由铁、镍、钴和玻封合金混合制成，以使上中心软磁铁113具有高磁导性，并且可在高温等极端工作条件下仍能保持其磁性能。多个上磁极13可围绕上中心通孔的轴线等角度间隔安装于上凸台，例如上磁极13的数量为三个时，三个上磁极13围绕上中心通孔的轴线以间隔120°的方式依次安装于上凸台。上铁轭腰112位于上凸台的径向外侧并与上铁轭盖板111固定连接，上铁轭盖板111和上铁轭腰112可以是一体件，在上中心通孔的径向方向上，上铁轭腰112与上凸台具有间隙以形成上安装环槽，上线圈12的至少部分位于上安装环槽内，也就是说，在上中心通孔的径向方向上，上线圈12可策略性地位于上磁极13的外侧和上铁轭腰112内侧，上线圈12可兼顾自身和上磁铁组件1其他结构的散热，以优化磁铁系统10的冷却效果，还节省了宝贵的空间。

参照图2和图3所示，下铁轭盖板211近似为圆形盖板，其中部具有下凸台2111，下凸台2111为圆柱凸台并向上铁轭盖板111方向凸起，下凸台2111具有贯穿下铁轭盖板211的下中心通孔2112，下中心通孔2112的轴线可与上中心通孔的轴线共线，下中心软磁铁213可以是由铁、镍、钴和玻封合金混合制成，以使下中心软磁铁213具有高磁导性，并且可在高温等极端工作条件下仍能保持其磁性能。多个下磁极23可围绕下中心通孔2112的轴线等角度间隔安装于下凸台2111，例如下磁极23的数量为三个时，三个下磁极23围绕下中心通孔2112的轴线以间隔120°的方式依次安装于下凸台2111，同时，在中平面的法向方向，多个上磁极13与多个下磁极23具有间隙并一一对应，以实现较好的磁场聚焦效果，下铁轭腰212位于下凸台2111的径向外侧并与下铁轭盖板211固定连接，下铁轭盖板211和下铁轭腰212可以是一体件，在下中心通孔2112的径向方向上，下铁轭腰212与下凸台2111具有间隙以形成下安装环槽214，下线圈22的至少部分位于下安装环槽214内，也就是说，在下中心通孔2112的径向方向上，下线圈22可策略性地位于下磁极23的外侧和下铁轭腰212内侧，下线圈22可兼顾自身和下磁铁组件2其他结构的散热，以优化磁铁系统10的冷却效果，还节省了宝贵的空间。

在本发明的一些实施例中，多个上磁极13可拆卸地安装于上凸台，上磁极13可通过螺栓等紧固件安装于上凸台，多个下磁极23可拆卸地安装于下凸台2111，下磁极23可通过螺栓等紧固件安装于下凸台2111，以使得磁铁系统10能够根据不同的实验条件或需求轻松更换调整上磁极13和下磁极23的规格，以实现多种工作模式，确保了高效的粒子加速，提升磁铁系统10的通用性。可选地，上磁极13和下磁极23均为直边平磁极。

在本发明的一些实施例中，上磁极13和下磁极23均为精加工成型，并经过热处理，以获得较好的磁性能，另外，上磁极13和下磁极23的表面可包覆有保护层，以防止上磁极13和下磁极23发生氧化和腐蚀，提升上磁极13和下磁极23的使用寿命和可靠性。

在本发明的一些实施例中，参照图1-图4所示，上中心软磁铁113具有上偏心通孔1131，上偏心通孔1131的轴线与上中心通孔的轴线平行，下中心软磁铁213具有下偏心通孔2131，下偏心通孔2131的轴线与下中心通孔2112的轴线平行，也就是说，上偏心通孔1131的轴线与上中心通孔的轴线不共线，下偏心通孔2131的轴线与下中心通孔2112的轴线不共线，同时，上中心软磁铁113和下中心软磁铁213相对于中平面上下对称，上偏心通孔1131的轴线与下偏心通孔2131的轴线共线，上偏心通孔1131和下中心通孔2112可引入不对称性和一次谐波，增强上中心软磁铁113和下中心软磁铁213的导磁效率和聚焦性。

在本发明的一些实施例中，参照图1和图3所示，上铁轭腰112和下铁轭腰212共同限定出引出通道3，引出通道3沿下中心通孔2112的径向方向延伸并与回旋加速腔连通，回旋加速腔内的粒子可通过引出通道3引出磁铁系统10外，位于上铁轭腰112和下铁轭腰212上的引出通道3为粒子束的引出提供了方便。

在本发明的一些实施例中，参照图1-图3所示，铁轭上盖11开设有上引出孔115，上引出孔115贯穿铁轭上盖11并与引出通道3连通，铁轭下盖21开设有下引出孔215，下引出孔215贯穿铁轭下盖21并与引出通道3连通，上引出孔115和下引出孔215可用于安装回旋加速器的引出系统，引出系统可用于控制粒子束的平滑引出，确保粒子束的高效输出和流动性，同时，上引出孔115和下引出孔215的设计可充分利用铁轭上盖11和铁轭下盖21的内部空间，以便于实现回旋加速器的小型化。

在本发明的一些实施例中，引出通道3的数量为多个，多个引出通道3为用户提供了更大的灵活性，可根据实验的需求引出不同种类和能量的粒子，多个引出通道3围绕下中心通孔2112的轴线等角度间隔排布，这种布局既实现了粒子束的平滑引出，又确保了磁铁系统10整体结构的均衡和稳定。

在本发明的一些实施例中，上磁极13和下磁极23的数量均为三个，引出通道3的数量也为三个，三个引出通道3围绕下中心通孔2112的轴线沿逆时针间隔120°依次间隔排布，以减小引出通道3对磁场均匀性的影响。

在本发明的一些实施例中，参照图1和图3所示，上铁轭盖板111开设有上安装孔1113，上安装孔1113贯穿上铁轭盖板111并与上安装环槽连通，下铁轭盖板211开设有下安装孔2113，下安装孔2113贯穿下铁轭盖板211并与下安装环槽214连通，上安装孔1113和下安装孔2113均为多功能孔，上安装孔1113和下安装孔2113可用于安装回旋加速器的高频组件，还可通过上安装孔1113和下安装孔2113对回旋加速腔抽真空，从而有利于提升回旋加速器结构的紧凑性，便于实现回旋加速器的小型化。

在本发明的一些实施例中，上安装孔1113内设有上导热垫，下安装孔2113内设有下导热垫，上导热垫和下导热垫可将高频组件工作时产生的热量高效地传递给上铁轭盖板111和下铁轭盖板211，以保护高频组件，改善高频组件的散热效果，提升高频组件的可靠性和使用寿命。

在本发明的一些实施例中，参照图1和图3所示，上安装孔1113的数量为多个，多个上安装孔1113沿上中心通孔的轴线等角度间隔排布，下安装孔2113的数量为多个，多个下安装孔2113沿下中心通孔2112的轴线等角度间隔排布，以为高频组件的安装提供便利，减小上安装孔1113和下安装孔2113对磁场均匀性的影响，保证磁场在回旋加速腔内均匀分布。

参照图1和图3所示，上安装孔1113和下安装孔2113的均为加固的方形孔，上安装孔1113和下安装孔2113的数量均为三个。

在本发明的一些实施例中，上线圈12和下线圈22的导体的横截面均为具有中心圆孔的矩形截面，也就是说，上线圈12和下线圈22的导体构造为外方内圆结构，其中，上线圈12的导体外轮廓的矩形结构可提升上线圈12在上安装环槽内的空间利用率，增加槽满率，以便于上线圈12的小型化，上线圈12的导体内的中心圆孔形成上冷却流道，圆孔便于加工，并保证冷却介质可在上冷却流道内顺畅地流动，以保证冷却介质对上线圈12的散热效果，下线圈22的导体外轮廓的矩形结构可提升下线圈22在下安装环槽214内的空间利用率，增加槽满率，以便于下线圈22的小型化，下线圈22的导体内的中心圆孔形成下冷却流道，圆孔便于加工，并保证冷却介质可在下冷却流道内顺畅地流动，以保证冷却介质对下线圈22的散热效果。

在本发明的一些实施例中，上线圈12和下线圈22的内外表面可进行镀膜等方式的处理，以提升提高其耐磨性、耐腐蚀性和使用寿命，确保上线圈12和下线圈22在长时间连续运行中保持其性能。上线圈12和下线圈22的内部可采用多层绕组结构，每一层绕组都被绝缘材料隔开，以防止短路，并提高磁场的稳定性。

在本发明的一个具体实施例中，上线圈12和下线圈22的具体尺寸为：内径455mm、外径为597mm、高度155mm、宽度为142mm，这确保了上线圈12和下线圈22在整个运行过程中的稳定性和高效性。

在本发明的一些实施例中，上冷却流道和下冷却流道内填充有相变冷却介质，在上线圈12和下线圈22温度升高时，上冷却流道和下冷却流道内的相变冷却介质可发生液-气相变，相变冷却介质由液态变为气态，并在此过程中快速吸收上线圈12和下线圈22的热量，以实现上线圈12和下线圈22的快速降温。

在本发明的一些实施例中，磁铁系统10内还内嵌有传感器组件，传感器组件包括控制模块和与控制模块通讯连接的温度传感器、湿度传感器、磁场传感器，温度传感器、湿度传感器、磁场传感器均可安装在铁轭上盖11和/或铁轭下盖21，控制模块可通过温度传感器、湿度传感器、磁场传感器来获取磁铁系统10内对应位置的温度、湿度和磁场强度等关键参数，控制模块可与回旋加速器的控制系统无缝集成，控制系统可以实时调整电流、冷却速度等参数，以确保磁铁系统10始终运行稳定可靠，实现温度、湿度、磁场强度等关键参数的自动调节和故障预警。

在本发明的一些实施例中，上铁轭腰112和下铁轭腰212上可精确制出一些凹槽或缺口，这些凹槽或缺口不仅便于磁铁系统10的机械固定，还可以与回旋加速器的传感器组件或其他系统部件（如冷却系统）集成，以实现多功能性。

根据本发明实施例的磁铁系统10，上磁铁组件1和下磁铁组件2相对于中平面上下对称布置，以使回旋加速腔内磁场的均匀分布。上磁极13和下磁极23可采用模块化设计，上磁极13和下磁极23均为可更换的直边平磁极，允许用户根据特定需求进行快速配置和调整，以使磁铁系统10能够根据不同的实验条件或需求对上磁极13和下磁极23进行调整，满足用户对磁场可调性的需求。同轴设置的上中心软磁铁113和下中心软磁铁213进一步提升了磁场聚集效果，以实现高效地粒子加速。上线圈12和下线圈22均可以是外圆内方的液冷线圈，以提升磁铁系统10的散热效果，实现磁铁系统10的小型化，磁铁系统10可满足长时间运行和高负荷工作的需求。上铁轭腰112和下铁轭腰212共同限定出三个引出通道3，为用户提供了更大的灵活性，可根据实验的需求引出不同种类和能量的粒子。另外，上磁铁组件1和下磁铁组件2均可采用模块化设计，以具有较好的扩展性，可以容易地升级或替换某个部件，而无需更改整个磁铁系统10。

综上所述，本发明的实施例的磁铁系统10提供了高磁场聚焦能力和磁场的可调性，还具有结构上的优越性和实用性，可实现回旋加速器的小型化，以使得回旋加速器具有高度灵活性、可移动性、高稳定性以及较好的经济效益，回旋加速器能够被广泛地应用于高能物理实验的学术研究、医学放射治疗、工业检测等需要高精度和高稳定性的各种场景。

根据本发明另一方面实施例的回旋加速器，包括上述实施例的用于回旋加速器的磁铁系统10，而对于回旋加速器的其它构造，如注入系统、控制系统等均已为本领域技术人员所熟知的公知技术，因此这里不再一一赘述。

根据本发明实施例的回旋加速器，其磁铁系统10的上磁铁组件1和下磁铁组件2相对于中平面上下对称布置并限定出回旋加速腔，回旋加速腔内的磁场均匀分布，上线圈12和下线圈22的导体内均具有对应的冷却流道，以减小磁铁系统10的体积，实现回旋加速器的小型化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，包括：

上磁铁组件(1)，所述上磁铁组件(1)包括铁轭上盖(11)、上线圈(12)和多个上磁极(13)，所述上线圈(12)和多个所述上磁极(13)均安装于所述铁轭上盖(11)内，所述上线圈(12)的导体内具有上冷却流道；

下磁铁组件(2)，所述下磁铁组件(2)包括铁轭下盖(21)、下线圈(22)和多个下磁极(23)，所述下线圈(22)和多个所述下磁极(23)均安装于所述铁轭下盖(21)内，所述下线圈(22)的导体内具有下冷却流道；

其中，所述上磁铁组件(1)和所述下磁铁组件(2)相对于中平面上下对称布置，所述上磁铁组件(1)和所述下磁铁组件(2)共同限定出回旋加速腔。

2.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述铁轭上盖(11)包括上铁轭盖板(111)、上铁轭腰(112)和上中心软磁铁(113)，所述上铁轭盖板(111)具有上凸台，所述上凸台开设有上中心通孔，所述上中心软磁铁(113)穿设固定于所述上中心通孔，多个所述上磁极(13)围绕所述上中心通孔的轴线等角度间隔安装于所述上凸台，所述上铁轭腰(112)与所述上铁轭盖板(111)固定相连，所述上铁轭腰(112)与所述上凸台之间形成有上安装环槽，所述上线圈(12)的至少部分位于所述上安装环槽内；

所述铁轭下盖(21)包括下铁轭盖板(211)、下铁轭腰(212)和下中心软磁铁(213)，所述下铁轭盖板(211)具有下凸台(2111)，所述下凸台(2111)开设有下中心通孔(2112)，所述下中心软磁铁(213)穿设固定于所述下中心通孔(2112)，多个所述下磁极(23)围绕所述下中心通孔(2112)的轴线等角度间隔安装于所述下凸台(2111)，所述下铁轭腰(212)与所述下铁轭盖板(211)固定相连，所述下铁轭腰(212)与所述下凸台(2111)之间形成有下安装环槽(214)，所述下线圈(22)的至少部分位于所述下安装环槽(214)内。

3.根据权利要求2所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述上中心软磁铁(113)具有上偏心通孔(1131)，所述上偏心通孔(1131)的轴线与所述上中心通孔的轴线平行；

所述下中心软磁铁(213)具有下偏心通孔(2131)，所述下偏心通孔(2131)的轴线与所述下中心通孔(2112)的轴线平行。

4.根据权利要求2所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述上铁轭腰(112)和所述下铁轭腰(212)共同限定出引出通道(3)，所述引出通道(3)沿所述下中心通孔(2112)的径向方向延伸并与所述回旋加速腔连通。

5.根据权利要求4所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述铁轭上盖(11)开设有上引出孔(115)，所述上引出孔(115)贯穿所述铁轭上盖(11)并与所述引出通道(3)连通；

所述铁轭下盖(21)开设有下引出孔(215)，所述下引出孔(215)贯穿所述铁轭下盖(21)并与所述引出通道(3)连通。

6.根据权利要求4所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述引出通道(3)的数量为多个，多个所述引出通道(3)围绕所述下中心通孔(2112)的轴线等角度间隔排布。

7.根据权利要求2所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述上铁轭盖板(111)开设有上安装孔(1113)，所述上安装孔(1113)贯穿所述上铁轭盖板(111)并与所述上安装环槽连通；

所述下铁轭盖板(211)开设有下安装孔(2113)，所述下安装孔(2113)贯穿所述下铁轭盖板(211)并与所述下安装环槽(214)连通。

8.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述上线圈(12)和所述下线圈(22)的导体的横截面均为具有中心圆孔的矩形截面。

9.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的磁铁系统，其特征在于，所述上冷却流道和所述下冷却流道内填充有相变冷却介质。

10.一种回旋加速器，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的用于回旋加速器的磁铁系统。