間斷粒子源的制作方法

專利名稱：間斷粒子源的制作方法
技術領域：
本專利申請描述了一種帶有粒子源的粒子加速器，該粒子源在一加速區域被間 斷。
背景技術：
為將帶電粒子加速至高能，已開發出許多類型的粒子加速器。一種類型的粒子加 速器是回轉加速器。回轉加速器藉由向真空室中的一個或多個D形電極施加交變電壓而在 軸向磁場中使帶電粒子加速。名稱D形電極(dee)是對早期回轉加速器中電極形狀的描述， 雖然在某些回轉加速器中其可能不像字母D。因加速粒子而產生的螺旋形路徑垂直于磁場。 在粒子以螺旋的方式向外離開時，在D形電極之間的間隙處施加一加速電場。該射頻(RF) 電壓在D形電極之間的間隙兩端形成一交變電場。將該RF電壓和因此得到的電場同步化 于磁場中的帶電粒子的軌道周期，使得在粒子重復跨越間隙時被射頻波形加速。粒子的能 量增加到極大地超過所施加的RF電壓的峰值電壓的能量水平。當帶電粒子加速時，其質量 因相對論效應而增長。因此，帶電粒子的加速改變了間隙處的相(Phase)匹配。目前所采用的兩類回轉加速器為等時型回轉加速器和同步回轉加速器，以不同的 方式克服所加速粒子的相對質量增加這一挑戰。等時型回轉加速器將恒定頻率的電壓與隨 半徑增加的磁場一起使用以保持正常的加速。同步回轉加速器使用具有增加半徑的降低磁 場來提供軸向聚焦并且改變加速電壓的頻率以匹配由帶電粒子的相對速度所引起的質量 增加。

發明內容
總體地，本專利申請記載一種同步回轉加速器，包括磁性結構，用于向一腔提供磁 場；以及粒子源，用于向該腔提供等離子體柱。該粒子源具有外殼以保持該等離子體柱。該 外殼在加速區域處間斷從而露出該等離子體柱。電壓源配置成向該腔提供射頻(RF)電壓 以在該加速區域處加速來自該等離子體柱的粒子。上述同步回轉加速器可包括一個或多個 下述特征，單獨或組合。該磁場大于2特斯拉(T)，粒子可從該等離子體柱以逐漸增加的半徑采用螺旋的 方式向外加速。該外殼包括兩部分，這兩部分在該加速區域處完全分離開從而露出該等離 子體柱。該電壓源可包括電連接到交變電壓的第一 D形電極(Dee)和電連接為接地的第二 D形電極。該粒子源的至少一部分可穿過第二D形電極。該同步回轉加速器可包括加速區 域中的止擋，該止擋可用于阻擋來自該等離子體柱的至少一些粒子的加速。該止擋大致正 交于該加速區域，并且可配置成阻擋來自于該等離子體柱的特定相的粒子。該同步回轉加速器可包括陰極，用于產生等離子體柱。該陰極可操作用于使電壓 脈沖化以使氣體電離，從而產生等離子體柱。該陰極可配置成以約Ikv到4kv之間的電壓 形成脈沖。該陰極不需要由外部熱源加熱。該同步回轉加速器可包括電路，用于將來自RF 電壓的電壓耦合到至少一個陰極。該電路包括電容電路。
該磁性結構包括磁軛。該電壓源可包括電連接到交變電壓的第一 D形電極和電連 接到接地的第二 D形電極。該第一 D形電極和該第二 D形電極可形成可調節的共振電路。 施加該磁場的該腔可包括容納該可調節共振電路的共振腔。總體地，這一專利申請也記載一種粒子加速器，包括管，容納氣體；第一陰極，鄰 近于該管的第一端；以及第二陰極，鄰近于該管的第二端。該第一陰極和該第二陰極向該管 施加電壓以由該氣體形成等離子體柱。可從該等離子體柱中抽取粒子以進行加速。電路配 置成將來自外部射頻(RF)場的能量耦合到至少一個陰極。上述粒子加速器可包括一個或 多個下述特征，單獨或組合。該管可在加速區域處間斷，在該加速區域處從等離子體柱抽取粒子。該第一陰極 和第二陰極不需要由外部熱源加熱。該第一陰極可處于該加速區域的不同于第二陰極的側 部上。該粒子加速器可包括電壓源，用于提供RF場。該RF場可用于在該加速區域處加 速來自該等離子體柱的粒子。該能量可包括由該電壓源所提供的該RF場的一部分。該電 路包括電容器，用于將來自于外部場的能量耦合至第一陰極和第二陰極中的至少一個。該管可包括在加速區域的間斷點處完全分離開的第一部分和第二部分。該粒子加 速器可包括在加速區域處的止擋。該止擋可用于阻擋至少一個相的粒子進行進一步加速。該粒子加速器可包括電壓源，用于向等離子體柱提供RF場。該RF場可用于在加 速區域處加速來自等離子體柱的粒子。該RF場可包括小于15kv的電壓。磁軛可用于提供 跨過該加速區域的磁場。該磁場可大于約2特斯拉(T)。總體地，該專利申請也記載一種粒子加速器，包括=Perming離子真空計(PIG)源， 其包括在加速區域處至少部分分離開的第一管部和第二管部。該第一管部以及該第二管部 用于包括延伸跨過該加速區域的等離子體柱。該電壓源用于在加速區域處提供一電壓。該 電壓用于在加速區域處使粒子加速離開該等離子體柱。上述粒子加速器可包括一個或多個 下述特征，單獨或組合。第一管部和第二管部可以彼此完全地分離開。可選擇地，第一管部的只一個或一 些部分可與第二管部的對應部分分離開。在隨后的結構中，該PIG源可包括第二管部與第 一管部的一部分之間的物理連接。該物理連接可使得粒子能夠加速離開等離子體柱從而在 從等離子體柱逸出而不進入所述物理連接時完成第一轉動。該PIG源可穿過電連接至接地的第一 D形電極。電連接至交變電壓源的第二 D形 電極在加速區域處可提供電壓。該粒子加速器可包括基本上封裝PIG源的結構。該粒子加速器可包括磁軛，限定 容納加速區域的腔。所述磁軛可用于產生跨過該加速區域的磁場。該磁場可以為至少2特 斯拉⑴。例如，該磁場可以為至少10. 5T。該電壓可包括小于15kv的射頻(RF)電壓。該粒子加速器可包括在使粒子加速離開所述粒子加速器中使用的一個或多個電 極。至少一個陰極可在產生等離子體柱中使用。用于產生等離子體柱的該至少一個陰極包 括冷陰極(例如，不被外部原加熱的陰極)。電容電路可將至少一些電壓耦合到該陰極。該 陰極可配置成使電壓脈沖化以在第一管部和第二管部中由氣體產生等離子體柱。可組合前述的特征中的任何特征以形成未在本申請中具體描述實施例。在附圖和以下的說明書描述中公開了一項或多項實施例的技術細節。其它的特征、樣式以及優點將從說明書、附圖和權利要求中變得清楚明了。


圖IA為同步回轉加速器的橫截面圖。圖IB為圖IA所示的同步回轉加速器的側部橫截面圖。圖2為可在圖IA和IB的同步回轉加速器中用于加速帶電粒子的理想化波形的圖 解說明。圖3A為粒子源例如Perming離子計量(gauge)源的側視圖。圖3B為圖3A的一部分粒子源通過虛設(dummy) D形電極并相鄰于RF的D形電極 的特寫側視圖。圖4為圖3中的粒子源的側視圖，示出來自于由粒子源所產生的等離子體柱的粒 子的螺旋形加速。圖5為圖4的粒子源的透視圖。圖6為圖4的粒子源包含用于阻礙一種或多種相的粒子的止擋的透視圖。圖7為替代實施例的透視圖，其中離子源的大部分被移去。
具體實施例方式下面描述一基于同步回轉加速器的系統。但是，下面所描述的電路和方法可用于 任一類型的回轉加速器或粒子加速器。參考圖IA和1B，同步回轉加速器1包括電線圈2a和2b，圍繞兩個間隔開的鐵磁 磁極4a和4b，其設計為產生一磁場。磁極4a和4b是由軛6a和6b的兩個相對部分(示出 為橫截面圖)限定。磁極4a和4b之間的空間限定真空室8或者分離真空室可安裝在磁極 4a和4b之間。磁場強度通常是與真空室8中心相隔的距離的函數并且主要由線圈2a和 2b的幾何形狀以及磁極4a和4b的形狀和材料的選擇來確定。將加速電極定義為D形電極10和D形電極12，在它們之間具有間隙13。D形電極 10連接至交變電壓電勢，該交變電壓電勢的頻率在一加速循環期間自高變低以實現帶電粒 子的增加的相對論質量并且由線圈2a和2b及磁極部分4a和4b所產生的沿徑向降低的磁 場(從真空室8的中心測量)。因此，將D形電極10稱為射頻(RF)D形電極。圖2所示D 形電極10和12中的交變電壓理想化曲線將在下面進行詳細討論。在本實施例中，RF的D 形電極10是半圓柱結構，內部為空心。D形電極12，也稱為“虛設D形電極(dummy dee)”， 不需要為空心圓柱結構，因為它在真空室壁14處接地。如圖IA和IB中所示，D形電極12 包含一金屬條，例如銅，其具有的狹槽的形狀匹配RF的D形電極10中的大致類似的狹槽。 D形電極12可以構形為形成RF的D形電極10的表面16的鏡像。離子源18位于大約真空室8的中心，并設計為能在同步回轉加速器的中心處提供 粒子(例如質子)以用于加速，這一點將在下面描述。抽取電極22指引帶電粒子從加速區 域進入抽取通道24中，由此形成帶電粒子束26。這里，離子源18軸向插入到加速區域中。在同步回轉加速器中所包含的D形電極10和12以及其它硬件在形成跨越間隙13 的振蕩電場的振蕩電壓輸入下限定可調節共振電路。結果是真空室8中的共振腔。該共振 腔的這一共振頻率可通過使正被掃頻的頻率同步而被調節從而將其Q因數保持為高。在一個例子中，共振腔的共振頻率隨著時間，例如在超過約1毫秒(ms)，在約30兆赫(MHz)和約 135MHz的范圍(VHF范圍)內移動或“掃頻”。在另一個例子中，共振腔的共振頻率在約Ims 內在約95MHz與約135MHz之間移動或掃頻。該腔的共振可采用如申請號為No. 11/948，359、 名禾爾為“Matching A Resonant Frequency Of AResonant Cavity To A Frequency Of An Input Voltage”(律師卷號No. 17970-011001)的美國專利申請中所描述的方式來控制。該 專利申請的內容如全部公開一樣以引入的方式并入本申請中。Q因子是共振系統的“品質”的測量因素，響應于接近共振頻率的頻率。在本例子 中，Q因子定義為Q = 1/RX V (L/C)，其中R是共振電路的有效電阻，L是電感，C是共振電路的電容。調節機構可以是，例如可變電感線圈或可變電容。可變電容器件可以是振動簧片 或旋轉電容器。在圖IA以及IB所示的例子中，該調節機構包括旋轉電容器28。旋轉電容 器28包括由一馬達31驅動的旋轉葉片30。在馬達31的每一循環期間，隨著葉片30與葉 片32相嚙合，包含D形電極10和12以及旋轉電容器28的共振電路的電容增加且共振頻 率減小。隨著葉片不嚙合，該過程相反。因此，共振頻率是通過改變共振電路的電容而改 變。這用于以下的目的，通過一大因子減小產生高電壓所需的電力，該高電壓以加速粒子束 所需要的頻率而施加在D形電極/虛設電極的間隙處。葉片30和32的形狀可經機械加工 以生成共振頻率所需要的對時間的依賴。葉片旋轉可與RF頻率的產生同步，以便由同步回轉加速器所限定的共振電路的 頻率保持接近于施加到共振腔的交變電壓電勢的頻率。這促使高效地將所施加的RF電力 轉變為RF的D形電極上的RF電壓。真空泵送系統40將真空室8保持在很低壓力下，因而不散射加速束(或提供相對 較少的散射)，并大致防止RF的D形電極的放電。為在同步回轉加速器中實現基本上均勻的加速，D形電極間隙兩端的電場的頻率 和振幅發生變化以實現相對質量增加以及磁場的徑向變化，也保持粒子束的聚焦。該磁場 的徑向變化測量為與帶電粒子的向外螺旋形軌跡中心相隔的距離。圖2是在同步回轉加速器中加速帶電粒子所需要的理想波形的圖示。它只顯示少 數波形循環且無需表示理想頻率和振幅調整曲線。圖2圖示說明同步回轉加速器中所使用 的波形的時變振幅和頻率屬性。隨著粒子的相對質量增加，粒子速度接近光速的較大百分 比，該頻率由高變為低。離子源18布置成接近于同步回轉加速器1的磁性中心，以使粒子存在于同步回轉 加速器的中部平面處，在那里，其通過RF場(電壓)施加作用。離子源可具有Perming離子 真空計(PIG)幾何形狀。在該PIG幾何形狀中，兩個高電壓陰極放置成幾乎彼此相對。例 如，一個陰極可在加速區域的一側上，一個陰極可在加速區域的另一側上并與磁場線共線。 該源組件的虛設D形電極外殼12可處于接地電位。陽極包括朝向加速區域延伸的管。當 相對小量的氣體(例如氫氣/H2)占據在陰極之間的管中的區域時，通過向陰極施加電壓而 由氣體形成等離子體柱。所施加的電壓致使電子沿磁場線流動，基本上平行于管壁，并使集 中在管內部的氣體分子電離，由此形成等離子體柱。圖3A和圖3B中顯示供用于同步回轉加速器1中的PIG幾何形狀離子源18。參照圖3A，離子源18包括容納用于接收氣體的氣體反饋件38的發射體側38a和反射體側38b。 如下所述，外殼或管44保持氣體。圖3B示出穿過虛設D形電極12并相鄰于RF的D形電 極10的離子源18。在操作中，RF的D形電極10和虛設D形電極12之間的磁場致使粒子 (例如質子)向外加速。該加速圍繞等離子體柱呈螺旋形，并且粒子到等離子體柱的半徑 逐漸增大。圖5和6描述標記為43的螺旋形加速。螺旋的曲率半徑依賴于粒子的質量、由 RF場施加給粒子的能量和磁場強度。在磁場高時，變得很難將足夠的能量施加給粒子使其具有足夠大的曲率半徑，以 在加速期間在其初始轉動時處理(clear)離子源的實體外殼。在離子源區域中，磁場相對 高，例如大約為2特斯拉(T)或更高(例如81\8.81\8.91\91\10.511或更多)。由于該相對 高的磁場，對于低能量粒子來說初始粒子至粒子源半徑相對小，其中低能粒子包含從等離 子體柱首先抽取的粒子。舉例來說，這個半徑可大約為1mm。由于至少在初始時半徑非常 小，所以一些粒子可與離子源的外殼區接觸，由此防止這些粒子向外進一步加速。因此，如 圖3B所示，離子源18的外殼被間斷或分離開以形成兩部分。也就是，在加速區域41處，例 如大約在粒子被從離子源抽取的點處，離子源外殼的一部分被移去。此間斷在圖3B中標記 為45。還可在加速區域上方或下方的距離移去外殼。還可拆去或不拆去在加速區域處的所 有或部分的虛設D形電極12。在圖3A和3B的例子中，外殼44包括一管，該管保持一等離子體柱，等離子體柱包 括將被加速的粒子。如圖所示，管在不同的點可具有不同直徑。管可駐設在虛設D形電極 12中，盡管這不是必須的。該管在同步回轉加速器的中部平面的一部分被完全拆去，從而導 致外殼由兩個分開部分組成，這兩部分之間具有一間斷45。在這個例子中，間斷是約1毫米 (mm)到3毫米(mm)(例如，拆去管的約Imm至3mm)。管的拆除量可以非常大以允許粒子從 等離子體柱加速，但是足夠小以阻止等離子體柱在間斷部分中產生明顯的消散。通過在粒子加速區拆去實體結構，這里是管，粒子可在諸如相對高磁場存在的情 形下以相對小的半徑作初始轉動，而不與阻止進一步加速的實體結構接觸。依靠磁場和RF 場的強度，該初始轉動甚至可向后跨越穿過等離子體柱。管可具有一相對小的內徑，例如約2mm。這導致相對窄的等離子體柱，并且因此提 供相對小的一組原始半徑位置，在這些位置粒子可以開始加速。該管距離用于產生等離子 體柱的陰極46足夠遠-在這個例子中距離每一陰極約10mm。這兩個特征組合起來，使得流 入同步回轉加速器中的氫氣(H2)量減少為小于每分鐘1標準立方厘米(SCCM)，由此使得同 步回轉加速器能夠與相對小的真空傳導孔一起操作，進入同步回轉加速器RF/腔，以及相 對小的容量的真空泵送系統，例如約每秒500升。該管的間斷也支持RF場進入等離子體柱中的強化穿透。也就是，由于在間斷處不 存在物理實體結構，所以RF場能夠容易地到達等離子體柱。此外，管中的間斷允許使用不 同的RF場從等離子體柱加速粒子。例如，可使用較低的RF場來加速粒子。這可減小系統 用于產生RF場的電力要求。在一個例子中，20千瓦(KW) RF系統產生15千伏(kv)的RF場 來加速來自等離子體柱的粒子。使用較低的RF場會減小RF系統冷卻需求和RF電壓均衡 要求。在這里描述的同步回轉加速器中，使用共振抽取系統來抽取粒子束。也就是，該束 的徑向振蕩振幅由加速器內部的磁性干擾而增加，其與這些振蕩共振。在使用共振抽取系統時，抽取效率通過限制內部束的相的空間范圍而得到改善。考慮到磁場和RF場產生結構 的設計，束在抽取時的相的空間范圍是由加速開始時(例如，在從離子源出現時)的相的空 間范圍來確定。因此，相對小的束可能在進入到抽取通道時喪失，并且來自加速器的背景輻 射可被減小。可設置一實體結構或止擋來控制允許從同步回轉加速器的中心區域逸出的粒子 的相。圖6顯示止擋51的一個實例。止擋51充當一阻礙具有某些相的粒子的障礙物。也 就是，防止撞擊止擋的粒子進一步加速，而穿過止擋的粒子繼續其加速離開同步回轉加速 器。如圖6中所示，一止擋可接近等離子體柱以在能量低例如小于50kv的情況下，在粒子 初始轉動期間選擇相。可替代地，一止擋可相對于等離子體柱位于任何其它點處。在圖6 所示的例子中，一單個止擋位于虛設D形電極12上。但是，每一 D形電極可具有多于一個 的止擋(未示出)。陰極46可以為“冷”陰極。冷陰極可以是不由外部熱源加熱的陰極。同樣，該冷 陰極可被脈沖化，這意味著它們周期性地而非連續性地輸出信號沖擊/脈沖(burst)。當陰 極是冷陰極且使產生脈沖時，陰極不太會經受損耗并因此持續相對長的時間。更進一步，使 陰極產生脈沖可消除水冷陰極的需要。在一種實施方式中，陰極46以相對高的電壓例如約 Ikv到約4kv產生脈沖，中峰陰極以約200Hz至約IKHz之間的重復率、以約0. 到約
或2%之間的工作循環、放出約50mA到約200mA的電流。冷陰極有時會引起定時跳動和點燃延遲。也就是，在陰極中缺少足夠的熱會影響 電子響應于所施加電壓而放電的時間。舉例來說，當陰極沒被足夠加熱時，放電可比希望地 晚或長數微秒。這會影響等離子體柱的形成，并且因此影響粒子加速器的操作。為消除這 些影響，可將來自腔8中的RF場的電壓耦合到陰極。陰極46以其它方式裝入一金屬中，這 樣形成一法拉第(Faraday)屏蔽從而大致將陰極屏蔽于RF場外。在一種實施方式中，RF 能量的一部分可從RF場耦合到陰極，例如，約100V可從RF場耦合到陰極。圖3B顯示一實 施方案，在其中的電容電路54，此處為電容器，由RF場充電并向陰極46提供電壓。可使用 一 RF扼流圈(choke)以及DC饋送件來對電容器充電。可相應于另一陰極46實現一對應 裝置(未示出)。在某些實施方案中，所耦合的RF電壓可減小定時跳動并將放電延遲減小 到約100毫微秒(ns)或者更少。圖7中示出一替代的實施例。在這個實施例中，PIG源外殼的實質部分而非全部已 被拆去，從而部分地露出等離子體柱。這樣，PIG外殼的部分與其相對應的部分分離開，但 是并不像以上情形那樣完全分離開。剩余的部分61物理上接觸PIG源的第一管部62和第 二管部63。在這個實施例中，足夠的外殼被移去使得粒子能夠實施至少一次轉動(軌道)， 而不會碰撞剩余外殼的部分61。在一個例子中，第一轉動半徑可以為1mm，雖然也可實施其 它轉動半徑。圖7中所示的實施例可與本申請描述的其它技術特征進行組合。本申請中所記載的粒子源以及隨附的技術特征并不限于用于同步回轉加速器，而 是可用于任何類型的粒子加速器或回轉加速器。除在那些具有PIG幾何形狀的粒子源之 外，其它粒子源可用于任何類型的粒子加速器，且可具有間斷部、冷陰極、止擋和/或本申 請記載的其它任何技術特征。本申請描述的不同組件實施方案可組合從而形成上面沒有具體公開的實施例。本 申請中未具體描述的其它實施方式也可處于以下權利要求的范圍內。
權利要求
一種同步回轉加速器，包括磁性結構，用于向一腔提供磁場；粒子源，用于向該腔提供等離子體柱，該粒子源具有外殼以保持該等離子體柱，該外殼在加速區域處間斷從而露出該等離子體柱；和電壓源，用于向該腔提供射頻(RF)電壓以在該加速區域處加速來自該等離子體柱的粒子。
2.如權利要求1所述的同步回轉加速器，其中，磁場大于2特斯拉(T)，并且粒子從該 等離子體柱以逐漸增加的半徑采用螺旋的方式向外加速。
3.如權利要求1所述的同步回轉加速器，其中，該外殼包括兩部分，這兩部分在該加速 區域處完全分離開從而露出該等離子體柱。
4.如權利要求1所述的同步回轉加速器，其中，該電壓源包括電連接到交變電壓的第 一 D形電極，和電連接為接地的第二 D形電極；并且其中，粒子源的至少一部分穿過第二 D形電極。
5 如權利要求1所述的同步回轉加速器，進一步包括在加速區域中的止擋，該止擋用 于阻擋來自該等離子體柱的至少一些粒子的加速。
6.如權利要求5所述的同步回轉加速器，其中，該止擋大致正交于該加速區域，并配置 成阻擋來自于該等離子體柱的特定相的粒子。
7.如權利要求1所述的同步回轉加速器，進一步包括陰極，用于產生等離子體柱，該陰極用于使電壓脈沖化以使氣體電離，從而產生等離子 體柱；其中，陰極不由外部熱源加熱。
8.如權利要求7所述的同步回轉加速器，其中，陰極配置成以約Ikv到4kv之間的電壓 形成脈沖。
9.如權利要求7所述的同步回轉加速器，進一步包括電路，用于將來自RF電壓的電壓耦合到至少一個陰極。
10.如權利要求9所述的同步回轉加速器，其中，電路包括電容電路。
11.如權利要求1所述的同步回轉加速器，其中，該磁性結構包括磁軛，其中，電壓源包 括電連接到交變電壓的第一 D形電極，和電連接到接地的第二 D形電極，其中，該第一 D形 電極和該第二 D形電極形成可調節的共振電路，并且其中該腔包括容納該可調節共振電路 的共振腔。
12.—種粒子加速器，其包括管，容納氣體；第一陰極，鄰近于該管的第一端；以及第二陰極，鄰近于該管的第二端，該第一陰極和該第二陰極向該管施加電壓以由該氣 體形成等離子體柱；其中，可從該等離子體柱中抽取粒子以進行加速；以及電路，用于將來自外部射頻(RF)場的能量耦合到至少一個陰極。
13.如權利要求12所述的粒子加速器，其中，該管在加速區域處間斷，在該加速區域處 從等離子體柱抽取粒子；以及其中，該第一陰極和第二陰極不由外部熱源加熱。
14.如權利要求12所述的粒子加速器，其中，該第一陰極處于該加速區域的不同于第 二陰極的側部上。
15.如權利要求13所述的粒子加速器，進一步包括電壓源，用于提供RF場，該RF場用于在該加速區域處加速來自該等離子體柱的粒子。
16.如權利要求15所述的粒子加速器，其中，該能量包括由該電壓源所提供的該RF場 的一部分。
17.如權利要求13所述的粒子加速器，其中，該電路包括電容器，用于將來自于外部場 的能量耦合至第一陰極和第二陰極中的至少一個。
18.如權利要求13所述的粒子加速器，其中，該管包括在加速區域的間斷點處完全分 離開的第一部分和第二部分。
19.如權利要求13所述的粒子加速器，進一步包括在加速區域處的止擋，該止擋阻擋至少一個相的粒子進行進一步加速。
20.如權利要求13所述的粒子加速器，進一步包括電壓源，用于向等離子體柱提供RF場，該RF場用于在加速區域處加速來自等離子體柱 的粒子，其中，該RF場包括小于15kv的電壓；以及磁軛，用于提供跨過該加速區域的磁場，該磁場大于約2特斯拉(T)。
21.—種粒子加速器，其包括Perming離子真空計(PIG)源，其包括在加速區域處至少部分分離開的第一管部和第 二管部，該第一管部以及該第二管部用于包括延伸跨過該加速區域的等離子體柱；以及電壓源，用于在加速區域處提供一電壓，該電壓用于在加速區域處使粒子加速離開該 等離子體柱。
22.如權利要求21所述的粒子加速器，其中，第一管部和第二管部彼此完全地分離開。
23.如權利要求21所述的粒子加速器，其中，第一管部的一些部分與第二管部的對應 部分分離開；以及其中，該PIG源包括第二管部與第一管部的一部分之間的物理連接，該物理連接使得 粒子能夠加速離開等離子體柱從而在從等離子體柱逸出而不進入所述物理連接時完成第一轉動。
24.如權利要求21所述的粒子加速器，其中，該PIG源穿過電連接至接地的第一D形電 極，并且其中，電連接至交變電壓源的第二 D形電極在加速區域處提供電壓。
25.如權利要求21所述的粒子加速器，進一步包括磁軛，限定容納加速區域的腔，所述磁軛用于產生跨過該加速區域的磁場。
26.如權利要求25所述的粒子加速器，其中，該磁場為至少2特斯拉(T)。
27.如權利要求26所述的粒子加速器，其中，該磁場為至少10.5T。
28.如權利要求27所述的粒子加速器，其中，該電壓包括小于15kv的射頻(RF)電壓。
29.如權利要求21所述的粒子加速器，進一步包括在使粒子加速離開所述粒子加速器 中使用的一個或多個電極。
30.如權利要求21所述的粒子加速器，進一步包括在產生等離子體柱中使用的至少一個陰極，至少一個陰極包括冷陰極；以及電容電路，用于將至少一些電壓耦合到至少一個陰極。
31.如權利要求30所述的粒子加速器，其中，至少一個陰極配置成使電壓脈沖化以在 第一管部和第二管部中由氣體產生等離子體柱。
32.如權利要求31所述的粒子加速器，進一步包括基本上封閉PIG源的結構。
全文摘要
一種同步回轉加速器包括用于向一腔提供磁場的磁性結構，用于向該腔提供等離子體柱的粒子源，其中該粒子源具有外殼以保持該等離子體柱，其中該外殼在加速區域處間斷從而露出該等離子體柱。電壓源配置成向該腔提供射頻(RF)電壓以在該加速區域處加速來自該等離子體柱的粒子。
文檔編號H05H13/00GK101933405SQ200880125918
公開日2010年12月29日 申請日期2008年11月25日 優先權日2007年11月30日
發明者格里特·T·茲沃克, 肯尼思·加爾 申請人:斯蒂爾河系統股份有限公司