本發明涉及粒子直線加速器,尤其涉及一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統。
背景技術:
1、交叉指型漂移管直線加速器是常溫質子和重離子加速器的重要組成部分。由于其相同頻率下尺寸更加緊湊及中低能下分路阻抗高等特點,使其成為3-10mev/u能區最熱門的常溫加速結構。交叉指型漂移管直線加速器由圓柱諧振腔演化而來,在圓柱腔軸線上排列的一串漂移管分別通過上下交替的支撐桿交叉地固定在腔的兩個對邊的兩個大梁上,形成交叉指型(interdigital)的結構。
2、根據聚焦結構和動力學設計的不同,交叉指型漂移管直線加速器可以分為組合0相位加速結構(konus,kom?binierte?null?grad?strukture)漂移管直線加速器和交變相位聚焦(apf,alternating?phase?focusing)漂移管直線加速器。其中,apf漂移管直線加速器主要是通過在各個加速間隙處交替地選擇正負同步相位來提供橫向聚焦和散焦功能,不需要增加橫向聚焦磁鐵,但是需要復雜的相位設計和控制,且間隙的電場能提供的橫向聚焦力比磁鐵能提供的橫向聚焦力弱,這就限制了apf漂移管直線加速器所允許的束流流強上限,因而對于強流離子束的加速來說,通常采用konus漂移管直線加速器結構。konus加速器結構從束流動力學上分為三個部分,分別為粒子束的縱向聚束、縱向加速和橫向聚焦,在不同的腔體區域實現不同的功能,在電漂移管組合區域實現粒子束的縱向聚束和縱向加速,在磁漂移管內實現束流的橫向聚束,每個磁鐵漂移管中通常需要有2-3組四極磁鐵。在低能加速結構中,由于空間電荷效應,通常每隔幾個電漂移管都需要增加一個磁漂移管進行聚束。
3、目前,交叉指型漂移管直線加速器廣泛用于工業及醫療領域,為了結構更加緊湊并方便進行低電平控制,通常將多組電漂移管和磁漂移管集成在同一個腔室內,腔體需要同時提供高頻密封和真空密封,同時,腔體通常開有耦合器端口、調諧器端口等端口,真空密封需要將腔體的零部件焊接在一起并在腔體的各個端口焊接真空密封法蘭,焊接過程中的變形難以控制,而且腔體在抽真空后會由于外界大氣壓力而導致略微收縮,引起腔體頻率的變化和場分布的形變,而且真空檢漏的過程通常需要各端口法蘭多次反復拆裝,大大增加腔體變形的風險,而且任何一處無法解決真空泄露,都會導致整個腔體不可用。
技術實現思路
1、本發明提供一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,用以解決現有技術中腔體焊接過程中變形難以控制,引起腔體頻率和場分布的形變而增加腔體調諧難度的問題。
2、本發明提供一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,包括真空腔室和漂移管加速器;漂移管加速器包括設置于所述真空腔室內的射頻腔體,所述射頻腔體開設有柵格孔,所述柵格孔連通所述射頻腔體內部和所述真空腔室;所述射頻腔體包括中心漂移管組件、第一半腔側板和第二半腔側板,所述第一半腔側板和所述第二半腔側板機械連接于所述中心漂移管組件的兩側,所述第一半腔側板、所述中心漂移管組件和所述第二半腔側板圍成射頻腔室。
3、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述第一半腔側板和所述中心漂移管組件之間和/或所述第二半腔側板和所述中心漂移管組件之間設置有高頻密封層。
4、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述漂移管加速器還包括耦合器,所述第一半腔側板設置有耦合器端口,所述耦合器包括同軸饋管連接的外功率接頭和內功率接頭,所述外功率接頭連接于所述真空腔室并通過陶瓷窗實現真空隔離,所述內功率接頭連接于所述耦合器端口,和/或,所述漂移管加速器還包括調諧器,所述第二半腔側板設置有調諧器端口;所述調諧器包括依次連接的調諧器本體、波紋管和調諧頭,所述調諧器本體設置于所述真空腔室外,所述波紋管設置于所述真空腔室外,并與所述真空腔體固定連接,所述調諧頭連接于所述調諧器端口并伸入到所述射頻腔體內部。
5、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述外功率接頭通過同軸饋管連接于真空腔室,所述同軸饋管和所述真空腔室之間設置有第一密封件,和/或,所述波紋管和所述真空腔室之間設置有第二密封件。
6、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述第一半腔側板具有第一冷卻通道以及與所述第一冷卻通道連通的第一冷卻介質進口和第一冷卻介質出口,和/或,所述第二半腔側板具有第二冷卻通道以及與所述第二冷卻通道連通的第二冷卻介質進口和第二冷卻介質出口。
7、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述中心漂移管組件包括漂移管安裝架,所述漂移管安裝架可拆卸連接于所述第一半腔側板和所述第二半腔側板之間,所述漂移管安裝架中部形成有漂移管安裝空間,所述漂移管安裝空間設置有中心漂移管部件,所述中心漂移管部件包括大梁和多個漂移管,所述大梁設置于所述漂移管安裝空間的壁面,所述漂移管通過支撐桿設置于所述大梁,多個漂移管同軸布置;所述中心漂移管組件為一體加工成型件。
8、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述漂移管安裝架、所述大梁設置有漂移管冷卻通道,所述漂移管安裝架設置有與所述漂移管冷卻通道連通的冷卻管道。
9、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述第一半腔側板和所述第二半腔側板均設置有沿束流方向均布的多個柵格孔,所述第一半腔側板的柵格孔和所述第二半腔側板的柵格孔呈中心對稱布置。
10、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,還包括可調支架,所述射頻腔體通過可調支架設置于所述真空腔室。
11、根據本發明實施例提供的一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,所述真空腔室設置有多個射頻腔體;多個所述射頻腔體沿束流方向并排布置,多個所述射頻腔體用于對束流持續加速,或者,相鄰兩個所述射頻腔體之間設置有四極鐵,所述四極鐵用來對束流進行橫向聚焦。
12、本發明實施例提供的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,通過射頻腔體設置于真空腔室,以使射頻腔體被包含在一個用于提供真空密封環境的真空腔室內,射頻腔體上開設有柵格孔,以保證射頻腔體內部與真空腔室共真空,可知,本發明將高頻密封與真空密封分開進行,射頻腔體進行高頻密封,真空腔室進行真空密封,位于高頻密封外部的真空密封,僅從高真空的密封需求出發而不用考慮真空腔室在焊接或裝配過程中的變形;位于真空腔室內的射頻腔體只需考慮裝配的精度及高頻密封的性能,而不用考慮真空泄露的問題,并且真空腔室抽真空或檢漏過程中的重復拆裝檢修均不會影響到內部的射頻腔體,避免了重復拆裝引起射頻腔體的變形、裝配和定位誤差,降低射頻腔體調諧難度。
1.一種共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述第一半腔側板和所述中心漂移管組件之間和/或所述第二半腔側板和所述中心漂移管組件之間設置有密封層。
3.根據權利要求1所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述漂移管加速器還包括耦合器,所述第一半腔側板設置有耦合器端口,所述耦合器包括同軸饋管連接的外功率接頭和內功率接頭,所述外功率接頭連接于所述真空腔室,所述內功率接頭連接于所述耦合器端口,和/或,
4.根據權利要求3所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述外功率接頭通過同軸饋管連接于真空腔室,所述同軸饋管和所述真空腔室之間設置有第一密封件,和/或,
5.根據權利要求1所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述第一半腔側板具有第一冷卻通道以及與所述第一冷卻通道連通的第一冷卻介質進口和第一冷卻介質出口,和/或,
6.根據權利要求1至5任一項所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述中心漂移管組件包括漂移管安裝架,所述漂移管安裝架可拆卸連接于所述第一半腔側板和所述第二半腔側板之間,所述漂移管安裝架中部形成有漂移管安裝空間,所述漂移管安裝空間設置有中心漂移管部件,所述中心漂移管部件包括大梁和多個漂移管,所述大梁設置于所述漂移管安裝空間的壁面,所述漂移管通過支撐桿連接于所述大梁,多個漂移管同軸布置;
7.根據權利要求6所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述漂移管安裝架、所述大梁設置有漂移管冷卻通道,所述漂移管安裝架設置有與所述漂移管冷卻通道連通的冷卻管道。
8.根據權利要求1至5任一項所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述第一半腔側板和所述第二半腔側板均設置有沿束流方向均布的多個柵格孔,所述第一半腔側板的柵格孔和所述第二半腔側板的柵格孔呈中心對稱布置。
9.根據權利要求1至5任一項所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,還包括可調支架,所述射頻腔體通過可調支架設置于所述真空腔室。
10.根據權利要求9所述的共真空分離聚焦交叉指型漂移管直線加速系統,其特征在于,所述真空腔室設置有多個射頻腔體;