一種等時性回旋加速器中心區可調節式活塞型磁鐵結構的制作方法

本發明屬于回旋加速器領域，具體涉及一種超導等時性回旋加速器中心區可調節式活塞型磁鐵結構。

背景技術：

等時性回旋加速器中，粒子的軸向聚焦靠磁場調變度和螺旋角提供。在中心區，調變度和螺旋角很弱，不足以提供足夠的軸向聚焦，需要靠電場和凸包形磁場(bump磁場)提供的聚焦補償。bump磁場可以通過一些特殊的磁鐵結構構造。但是在實際使用的過程中，由于磁鐵加工安裝的誤差，導致實際磁場不可避免出現偏差，很難達到達到理想的bump場工作狀態。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種等時性回旋加速器中心區可調節式活塞型磁鐵結構，可以在中心區構造出合適的bump場，增強粒子的軸向聚焦，并且可以根據實際的束流效果對活塞磁鐵進行微調，增加了機器調試的靈活性。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種等時性回旋加速器中心區可調節式活塞型磁鐵結構，包括活塞型磁鐵本體、裝在鐵軛蓋板上的法蘭盤、以及連接法蘭盤和活塞型磁鐵本體的螺紋桿；所述活塞型磁鐵本體為圓柱形結構，中心開有兩個對稱孔；所述螺紋桿與所述法蘭盤通過螺母連接。

兩個所述對稱孔中心距毫米，對稱孔半徑為17.5毫米；兩個所述對稱孔呈一“8”字形對稱孔。

所述對稱孔兩側安裝兩根螺紋桿，兩根螺紋桿將活塞型磁鐵本體和法蘭盤連接起來，法蘭盤固定在鐵軛蓋板上。

所述鐵扼蓋板中部為通孔設置，法蘭盤與鐵扼蓋板通過螺釘連接；所述螺紋桿下端與活塞型磁鐵本體固定，上端和法蘭盤通過螺母連接。

所述法蘭盤掛在磁軛上并可左右旋轉。

通過旋轉螺紋桿上端的螺母調整活塞型磁鐵本體距中平面的高度。

所述活塞型磁鐵本體上方增加墊片，改變活塞型磁鐵本體厚度。

在回旋加速器主磁鐵半徑0-37毫米范圍內設置厚度28毫米的圓柱形的活塞磁鐵本體；所述活塞型磁鐵本體在37毫米處與主磁鐵的螺旋形磁極連接。

本發明的有益效果：本發明可以提供合適的bump場補償粒子的軸向聚焦，降低粒子在中心區的損失率，而且可以在加速器調試運行過程中對磁場進行微調，增加調試的靈活性，降低了對磁鐵加工安裝的誤差對磁場和束流的影響。

附圖說明

為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1是本發明三維結構示意圖；

圖2是圖1中沿a-a向的剖視圖；

圖3是圖1中沿b-b向的剖視圖；

圖4是活塞型磁鐵和螺旋形磁極連接的示意圖；

圖中標號：1-活塞型磁鐵本體；2-螺紋桿；3-法蘭盤；4-螺母；5-鐵軛蓋板；6-螺旋磁極。

具體實施方式

一種等時性回旋加速器中心區可調節式活塞型磁鐵結構，如圖1-3所示，包括活塞型磁鐵本體1、裝在鐵軛蓋板5上的法蘭盤3、以及連接法蘭盤3和活塞型磁鐵本體1的螺紋桿2；

活塞型磁鐵本體1為圓柱形結構，中心開有兩個對稱孔，對稱孔中心距18毫米，對稱孔半徑為17.5毫米；

在對稱孔兩側安裝兩根螺紋桿2，兩根螺紋桿2將活塞型磁鐵本體1和法蘭盤3連接起來，法蘭盤3固定在鐵軛蓋板5上；

具體地，鐵扼蓋板5中部為通孔設置，法蘭盤3與鐵扼蓋板5螺釘連接；螺紋桿2下端與活塞型磁鐵本體1固定，上端和法蘭盤3通過螺母4連接；法蘭盤3掛在磁軛上可以左右旋轉；

通過旋轉螺紋桿2上端的螺母4可以調整活塞型磁鐵本體距中平面的高度，從而形成類似活塞式可上下移動的結構；

通過在活塞型磁鐵本體1上開設一“8”字形對稱孔，降低中心的磁場強度，從而形成一個隨半徑先增強后減弱的凸包形磁場，補償粒子的軸向聚焦，由于“8”字形孔是關于中心對稱的，消除了磁場一次諧波對束流的影響，同時也為離子源的安裝提供了空間；

活塞型磁鐵本體1連接在螺旋形磁極末端，但不固定，可以沿磁極末端的槽上下滑動；為了使活塞型磁鐵本體不卡在槽內，槽的半徑可以比活塞型磁鐵本體的半徑稍大一點；

通過旋轉連接螺紋桿2和法蘭盤3的螺栓4可以帶動活塞型磁鐵本體上下移動，通過在活塞型磁鐵本體上方增加墊片可以改變活塞型磁鐵本體厚度，法蘭盤3也可以帶動活塞型磁鐵本體1左右旋轉，從而實現對活塞型磁鐵本體的微調。

在回旋加速器主磁鐵半徑0-37毫米范圍設置厚度28毫米的圓柱形的活塞磁鐵本體；如圖4，活塞型磁鐵本體在37毫米處與主磁鐵的螺旋形磁極6連接；

實例：

以一臺引出質子能量為200mev的超導等時性回旋加速器為例進一步說明具體實施方式。

首先在中心區設置一個圓柱形的活塞型磁鐵本體，在圓柱形磁鐵中心開不同的孔，用有限元軟件計算不同開孔大小和位置，以及圓柱形磁鐵本身的外徑、厚度、距中平面距離等參數對磁場的影響；經過一系列優化后，確保能夠產生200gs左右的bump場。

確定活塞型磁鐵本體的主要參數后，微調活塞型磁鐵本體的厚度和距中平面的距離，通過束流動力學計算找到合適的厚度和距中平面距離，使得粒子不滑相，且能夠滿足較好的軸向聚焦。

最后，根據上面得到的活塞型磁鐵本體的位置和形狀，設計合適的螺紋桿和法蘭盤固定。

本發明可以提供中心區合適的bump場，增強粒子的軸向聚焦，降低束流損失率，并且可以在調試運行過程中根據實際的束流效果對活塞型磁鐵進行微調，增加調試運行的靈活性，降低了磁鐵加工安裝誤差對磁場的影響。

以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發明公開一種等時性回旋加速器中心區可調節式活塞型磁鐵結構，包括活塞型磁鐵本體、裝在鐵軛蓋板上的法蘭盤、以及連接法蘭盤和活塞型磁鐵本體的螺紋桿；所述活塞型磁鐵本體為圓柱形結構，中心開有兩個對稱孔；所述螺紋桿與所述法蘭盤通過螺母連接。本發明可以提供中心區合適的bump場，增強粒子的軸向聚焦，降低束流損失率，并且可以在調試運行過程中根據實際的束流效果對活塞型磁鐵進行微調，增加調試運行的靈活性，降低了磁鐵加工安裝誤差對磁場的影響。

技術研發人員：宋云濤;周凱;葛劍;丁開忠;周健
受保護的技術使用者：合肥中科離子醫學技術裝備有限公司
技術研發日：2017.08.22
技術公布日：2017.11.14