CN207638964U - 利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，包括加速腔(2)、真空盒和永久磁铁(4)，所述加速腔(2)为半波长同轴谐振腔，所述真空盒插在永久磁铁(4)两个磁极之间，并围绕在加速腔(2)周边。由于采用永久磁铁引导电子束多次穿过加速腔，可以省去磁铁电源和冷却水，节约制造成本和运行成本；通过设置微调位置、微调线圈等多种方案，对电子轨道进行微调，可以使输出电子束沿着设计轨道加速，最后达到预期的能量和功率。该加速器既可以连续工作，也可以脉冲工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及民用非动力核技术领域，具体涉及一种利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器。
背景技术
花瓣加速器由加速腔、电子枪、高频功率源和回转磁铁等部分组成。加速腔为同轴谐振腔，从电子枪出来的电子束在合适的相位进入加速腔被加速以后，电子束经过内筒的无场区期间高频电场反向，使得电子束进入加速腔另一半时仍然受到加速场的作用。从加速腔出来后，电子束在腔外由二级偏转磁铁产生转弯，回转磁铁的作用是把飞出加速腔的电子扭转回来，再次穿过加速腔，从而再次受到加速，提高能量。
现有的同类型加速器都用常规电磁铁作为回转磁铁，常规电磁铁需要直流电源励磁，磁铁线圈需要通水冷却，以至于整个加速器的制造成本和运行成本都比较高。
实用新型内容
为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种新的利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，利用技术已日渐成熟的永久磁铁来取代常规电磁铁，省去励磁电源，省去冷却水系统，使得整个加速器的制造成本和运行成本显著降低。
本实用新型提供的利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，包括加速腔（2）、真空盒和永久磁铁（4），所述加速腔（2）为半波长同轴谐振腔，所述真空盒插在永久磁铁（4）两个磁极之间，并围绕在加速腔（2）周边。永久磁铁（4）作为回转磁铁使用。
该加速器利用加速腔（2）中的TEM型波来加速由所述电子枪射出的电子束，利用置于加速腔（2）周边的永久磁铁（4），引导电子束重新注入加速腔（2），得到多次加速，更有效提高电子束的能量。
优选地，所述永久磁铁（4）安装在微调轨道上可沿加速腔（2）的对称中心进行位置调整。微调轨道围绕加速腔（2）设置，永久磁铁（4）通过在微调轨道上移动使得其与加速腔（2）中心之间的距离可精确微调，从而达到对电子轨道的精确控制。
优选地，所述永久磁铁（4）也可在磁轭上设有磁场微调线圈。微调线圈的目的是通以小电流后达到微调永久磁铁（4）磁场以微调电子轨道。线圈消耗的电功率远小于常规电磁铁，消耗的电能也微乎其微，不影响永久磁铁（4）对常规电磁铁所占的优势。
优选地，所述永久磁铁（4）为钕铁硼磁铁或钐钴磁铁。其极面由钕铁硼材料或钐钴材料加工而成，属于二级磁铁，磁性强。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，由于采用永久磁铁引导电子束多次穿过加速腔，省去了磁铁电源和冷却水，节约了制造成本和运行成本；通过设置微调磁铁对加速腔的距离或加上微调线圈等多种方案，对电子轨道进行微调，可以使输出电子束加速到预期能量和功率。该加速器既可以连续工作，也可以脉冲工作。
附图说明
图1为一种示例的花瓣型加速器内部结构示意图。
图2为一种示例的花瓣型加速器内部结构俯视示意图。
图3为一种示例的永久磁铁立体结构示意图。
图4为一种示例的永久磁铁侧视结构示意图。
图中：
1.电子枪，2.加速腔，3.高频功率源，4.永久磁铁。
具体实施方式
图1所示，利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，包括电子枪1、加速腔2、高频功率源3、真空盒和永久磁铁4等部分组成。所述加速腔2为半波长同轴谐振腔，所述真空盒插在永久磁铁4两个磁极之间，并围绕在加速腔2周边。永久磁铁4作为回转磁铁使用。
电子束由电子枪1射出，进入加速腔2，受到加速腔2中TEM型电磁场加速，能量增加，飞出加速腔2后，受到永久磁铁4的磁场作用，折回来重新进入加速腔2，再次受到加速，能量不断增加。如此多次穿过加速腔2，最后达到所需能量，其俯视图如图2。
图3表示永久磁铁4，属二极磁铁，在两个极板之间生成垂直方向磁场，能使电子轨道拐弯。所述永久磁铁4相对于加速腔的位置可精确微调，或磁轭上设有磁场微调线圈。通过以上两种结构中的任意一种来实现对电子轨道的微调。
通过调节可以做到其磁场强度为某一极限以下任意的数值，且长期稳定。不需外加电源，不需冷却。
在正确安装之后，若需精确微调电子轨道，只需正对着加速腔2的中心，平移永久磁铁4的位置，就能实现。另一个方法，也可在永久磁铁4的磁轭上加一小段线圈即微调线圈，通以小电流，达到微调永久磁铁4磁场亦即微调电子轨道的目的。
具体操作方法：
利用永久磁铁4引导电子多次加速的花瓣型加速器在制作时，首先计算出电子每穿过加速腔2一次的能量增益，再计算出各个永久磁铁4应有的磁场强度。知道了所需最高磁场，还要考虑到所需的竖向聚焦强度，设计好磁铁外形尺寸。然后购买合适的永磁材料，加工到所需尺寸，然后送到专业单位充磁。检验合格后交付安装。
在束流调试过程中，如果所有的加工和安装误差都为0，电子自然按设计轨道运行。但误差总是不可避免的，故需要对电子轨道进行微调。有关电子轨道微调问题，优先采用微调永久磁铁4位置的方案。只要所有的误差是细小的，随机的，该方案就是可取的。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，其特征在于，包括加速腔（2）、真空盒和永久磁铁（4），所述加速腔（2）为半波长同轴谐振腔，所述真空盒插在永久磁铁（4）两个磁极之间，并围绕在加速腔（2）周边。
2.根据权利要求1所述的利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，其特征在于，所述永久磁铁（4）安装在微调轨道上可沿加速腔（2）的对称中心进行位置调整。
3.根据权利要求1所述的利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，其特征在于，所述永久磁铁（4）的磁轭上设有磁场微调线圈。
4.根据权利要求1所述的利用永久磁铁引导电子多次加速的花瓣型加速器，其特征在于，所述永久磁铁（4）为钕铁硼磁铁或钐钴磁铁。
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2017
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