CN204598450U - 单腔多束型漂移管离子加速装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种离子加速设备技术领域，尤其是涉及一种单腔多束型漂移管离子加速装置及设备。其特点是包括腔体，所述的腔体两端设置有端板，腔体内上下对称设置有两个T型板，沿腔体内中心线上依次顺序设置有多段圆柱形漂移管，每个漂移管上设置有两个束流通道，所述的漂移管通过漂移管支撑杆固定在T型板上，相邻的漂移管之间设置有加速间隙并交替安装在上下对称的T型板，所述的T型板两端设置有切割型的调谐器。其通过在单个腔体内同时加速两个束流的方式来实现强流加速,避免了离子在低能段因为空间电荷效应而大量损失。为加速低能强流离子节省了大量空间和成本，其具有高强流加速能力、传输效率高、加速梯度高、加速电力效率好的特征，可用做癌症治疗设施和半导体的注入器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种离子加速设备技术领域，尤其是涉及一种单腔多束型漂移管离子加速装置。
背景技术
漂移管型直线加速器(DTL)从1932年诞生起，就成为目前最主流的常温加速器结构。其加速原理是注入的带电粒子经过设计好的漂移管间隙时，漂移管间隙正好是正的电场，因此带电粒子能在场方向上被加速；经过半个高频周期，漂移管间隙的电场变为负电场时，粒子正好进入漂移管内部，因为电磁屏蔽效应，所以带电粒子不会感受到负电场而被减速；同样经过下半个高频周期进入下一个漂移管间隙时，漂移管间隙中电场又变为正电场，因此带电粒子在整个结构中呈加速趋势。
截至目前，人们建造的所有漂移管型直线加速器都只有一个束流通道径，即只能加速单束离子，随着人们对高流强束流应用要求的增加，这种单束流通道径加速结构很难满足要求，因为在流强较高时单束束流会呈现出很强的空间电荷效应使得束流品质变差甚至使离子丢失。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种单腔多束型漂移管离子加速装置。其在工作时能够在相同条件下同时加速来自于前端注入器的两束束流，这样使得其输出的总束流流强得到翻倍但同时又能使每个单束束流的空间电荷效应得到很好的控制，从而解决现有技术不能加速很高流强的束流的问题。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特点是包括腔体，所述的腔体两端设置有端板，腔体内上下对称设置有两个T型板，沿腔体内中心线上依次顺序设置有多段圆柱形漂移管，每个漂移管上设置有两个束流通道，所述的漂移管通过漂移管支撑杆固定在T型板上，相邻的漂移管之间设置有加速间隙并交替 安装在上下对称的T型板，所述的T型板两端设置有切割型的调谐器。
所述的漂移管上的两个束流通道包括第一束流通道和第二束流通道，第一束流通道和第二束流通道沿腔体的中心轴线对称设置并且孔径尺寸相同。
所述的漂移管为圆柱形电极，当腔体做连续波运行或者做高占空比运行时，由发热计算运行时因馈入功率而引起的热变形能够引起腔体频率失谐时，漂移管内部设置冷却回路，冷却回路为掏空水路再焊接密封设计，冷却回路通过漂移管支撑杆及T型板和整个冷却系统连为一体。
所述的漂移管段的束流聚焦方式为交互相位聚束方式，运行时根据计算如果交互相位聚焦方式不能满足束流聚束时，通过在漂移管内部设置永久磁铁的方式来对束流进行聚束。
所述的腔体为真空腔筒，其真空度为10-4-10-7Pa。
所述的两个T型板通过焊接方式或螺钉固定方式对称地安装在腔体内，所述的漂移管支撑杆通过焊接方式或螺钉固定方式安装在T型板上。
所述的单腔多束型漂移管离子加速装置用于治疗人头部肿瘤的设备，其特点是包括在所述的单腔多束型漂移管离子加速装置前端设置的激光离子源，所述的激光离子源内设置有高压平台，靶设置在高压平台内，高压平台通过第一束流引出通道和第二束流引出通道与单腔多束型漂移管离子加速装置对应相连，所述的单腔多束型漂移管离子加速装置后端依次设置有第一偏转磁铁、第二偏转磁铁和聚束磁铁，聚束磁铁后端接束流管道，束流管道后端对应设置有屏蔽装置，屏蔽装置内设置有依次相连的电磁泵、热交换器和中子靶，电磁泵和热交换器与控制系统相连，质子通过束流管道激发中子靶产生中子进入。
所述的高压平台上还设置有绝缘高压线，所述的治疗辐射系统对应人体和头部肿瘤设置，治疗辐射系统内还设置有剂量测量装置。
所述的第一束流引出通道和第二束流引出通道对应与单腔多束型漂移管离子加速装置的腔体内的漂移管上的两个束流通道对应设置。
本实用新型的有益效果是：所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其极大的提高了漂移管型直线加速器的束流流强，主要是用于强流低能离子束流的加速和强流加速器的注入器等应用型加速装置。通过在单个腔体内同时加速两个束流的方式来实现强流加速,避免了离子在低能段因为空间电荷效应而大量损失。本实用新型为加速低能强流离子节省了大量空间和成本，而且更紧经济、更实用。其具有高强流加速能力、传输效率高、加速梯度高、加速电力效率好的特征。
附图说明：
图1为根据本实用新型结构原理示意图；
图2为根据本实用新型图1的左视结构原理示意图；
图3为根据本实用新型图2中的C-C处剖视结构原理示意图；
图4为根据本实用新型在用于治疗人头部肿瘤的设备结构原理示意图。
图中所示：1.腔体；2.T型板；3.漂移管支撑杆；4.漂移管；5.第一束流通道；6.第二束流通道；7.调谐器；8.端板；9.加速间隙；10.激光离子源；11.靶；12.高压平台；13.绝缘高压线；14.第一束流引出通道；15.第二束流引出通道；16.单腔多束型漂移管离子加速装置；17.第一偏转磁铁；18.第二偏转磁铁；19.聚束磁铁；20.束流管道；21.质子；22.屏蔽装置；23.电磁泵；24.热交换器；25.中子靶；26.控制系统；27.中子；28.治疗辐射系统；29.头部肿瘤；30.人体；31.剂量测量装置。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述：
如图1至3所示，所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特点是包括腔体1，所述的腔体1两端设置有端板8，腔体8内上下对称设置有两个T型板2，沿腔体8内中心线上依次顺序设置有多段圆柱形漂移管4，每个漂移管4上设置有两个束流通道，所述的漂移管4通过漂移管支撑杆3固定在T型板2上，相邻的漂移管4之间设置有加速间隙9并交替安装在上下对称的T型板2，所述的T型板2两端设置有切割型的调谐器7。
进一步，所述的漂移管4上的两个束流通道包括第一束流通道5和第二束流通道6，第一束流通道5和第二束流通道6沿腔体1的中心轴线对称设置并且孔径尺寸相同。
进一步，所述的漂移管4为圆柱形电极，当腔体1做连续波运行或者做高占空比运行时，由发热计算运行时因馈入功率而引起的热变形能够引起腔体频率失谐时，漂移管内部设置冷却回路，冷却回路为掏空水路再焊接密封设计，冷却回路通过漂移管支撑杆3及T型板2和整个冷却系统连为一体。
进一步，所述的漂移管4段的束流聚焦方式为交互相位聚束方式，运行时根据计算如果交互相位聚焦方式不能满足束流聚束时，通过在漂移管内部设置永久磁铁的方式来对束流进行聚束。
进一步，所述的腔体1为真空腔筒，其真空度为10-4-10-7Pa。
进一步，所述的两个T型板2通过焊接方式或螺钉固定方式对称地安装在腔体内，所述的漂移管4支撑杆通过焊接方式或螺钉固定方式安装在T型板2上。
如图4所示，所述的单腔多束型漂移管离子加速装置可用于治疗人头部肿瘤的设备，其特点是包括在所述的单腔多束型漂移管离子加速装置16前端设置的激光离子源10，所述的激光离子源10内设置有高压平台12，靶11设置在高压平台12内，高压平台12通过第一束流引出通道14和第二束流引出通道15与单腔多束型漂移管离子加速装置16对应相连，所述的单腔多束型漂移管离子加速装置16后端依次设置有第一偏转磁铁17、第二偏转磁铁18和聚束磁铁19，聚束磁铁19后端接束流管道20，束流管道20后端对应设置有屏蔽装置22，屏蔽装置22内设置有依次相连的电磁泵23、热交换器24和中子靶25，电磁泵23和热交换器24与控制系统26相连，质子21通过束流管道20激发中子靶25产生中子27进入治疗辐射系统28。
进一步，所述的高压平台12上还设置有绝缘高压线13，所述的治疗辐射系统28对应人体30和头部肿瘤29设置，治疗辐射系统28内还设置有剂量测量装置31。
进一步，所述的第一束流引出通道14和第二束流引出通道15对应与单腔多束型漂移管离子加速装置16的腔体1内的漂移管4上的两个束流通道对应设置。
所述的单腔多束型漂移管离子加速装置可用于治疗人头部肿瘤的设备，使用时，单腔多束型漂移管离子加速装置加速必要数量的质子到必要的能量，质子束在通过锂靶时发生核反应，放射出中子，和使用反应堆的BNCT不同，通过加速器产生的中子可以不经过中子减速器就可以直接照射患者的肿瘤患部。因为癌细胞对Boron元素有嗜好性，可以通过提前给患者喂服Boron化合物而是癌细胞吸附Boron元素，又因为Boron元素的中子反应面积较大，因此质子打靶产生的中子在照射人体时多数只和癌细胞中的Boron元素反应，进而达到只杀死癌细胞的功效。使用该加速装置不仅仅是用在像BNCT所需强流注入器治，更可以用做重离子惯性驱动核融合等超高强流的注入器。因为使用一个腔体就可以得到数倍使用目前腔体的效果，因此使用单腔多束型DTL加速器可以达到节省投资、节省空间的目的，非常易于普及，是不可多得的值得期待的、优秀的加速器装置。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的如增加束流通道等的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种单腔多束型漂移管离子加速装置，其特点是包括腔体，所述的腔体两端设置有端板，腔体内上下对称设置有两个T型板，沿腔体内中心线上依次顺序设置有多段圆柱形漂移管，每个漂移管上设置有两个束流通道，所述的漂移管通过漂移管支撑杆固定在T型板上，相邻的漂移管之间设置有加速间隙并交替安装在上下对称的T型板，所述的T型板两端设置有切割型的调谐器。
2.如权利要求1所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特征在于：所述的漂移管上的两个束流通道包括第一束流通道和第二束流通道，第一束流通道和第二束流通道沿腔体的中心轴线对称设置并且孔径尺寸相同。
3.如权利要求2所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特征在于：所述的漂移管为圆柱形电极，当腔体做连续波运行或者做高占空比运行时，由发热计算运行时因馈入功率而引起的热变形能够引起腔体频率失谐时，漂移管内部设置冷却回路，冷却回路为掏空水路再焊接密封设计，冷却回路通过漂移管支撑杆及T型板和整个冷却系统连为一体。
4.如权利要求2所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特征在于：所述的漂移管段的束流聚焦方式为交互相位聚束方式，运行时根据计算如果交互相位聚焦方式不能满足束流聚束时，通过在漂移管内部设置永久磁铁的方式来对束流进行聚束。
5.如权利要求1所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特征在于：所述的腔体为真空腔筒，其真空度为10-4-10-7Pa。
6.如权利要求1所述的单腔多束型漂移管离子加速装置，其特征在于：所述的两个T型板通过焊接方式或螺钉固定方式对称地安装在腔体内，所述的漂移管支撑杆通过焊接方式或螺钉固定方式安装在T型板上。
7.一种使用权利要求1所述的单腔多束型漂移管离子加速装置制造的用于治疗人头部肿瘤的设备，其特征是包括在所述的单腔多束型漂移管离子加速装置前端设置的激光离子源，所述的激光离子源内设置有高压平台，靶设置在高压平台内，高压平台通过第一束流引出通道和第二束流引出通道与单腔多束型漂移管离子加速装置对应相连，所述的单腔多束型漂移管离子加速装置后端依次设置有第一偏转磁铁、第二偏转磁铁和聚束磁铁，聚束磁铁后端接束流管道，束流管道后端对应设置有屏蔽装置，屏蔽装置内设置有依次相连的电磁泵、热交换器和中子靶，电磁泵和热交换器与控制系统相连，质子通过束流管道激发中子靶产生中子进入。
8.如权利要求7使用所述的单腔多束型漂移管离子加速装置制造的用于治疗人头部肿瘤的设备，其特征在于：所述的高压平台上还设置有绝缘高压线，所述的治疗辐射系统对应人体和头部肿瘤设置，治疗辐射系统内还设置有剂量测量装置。
9.如权利要求7使用所述的单腔多束型漂移管离子加速装置制造的用于治疗人头部肿瘤的设备，其特征在于：所述的第一束流引出通道和第二束流引出通道对应与单腔多束型漂移管离子加速装置的腔体内的漂移管上的两个束流通道对应设置。
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