一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置；包括：第一静电偏转装置和第二静电偏转装置，第一静电偏转装置和第二静电偏转装置结构相同，均包括关于回旋加速器中心平面上、下对称设置的上极板和下极板；第一静电偏转装置的上极板设置在回旋加速器中第一峰区磁极的上表面，第一静电偏转装置的下极板设置在回旋加速器中第一峰区磁极的下表面；第二静电偏转装置的上极板设置在回旋加速器中第三峰区磁极的上表面，第二静电偏转装置的下极板设置在回旋加速器中第三峰区磁极的下表面。本发明专利技术可以独立调节第一静电偏转装置和第二静电偏转装置的上、下电极板之间的电压差，对粒子束进行轴向轨道调节，使偏离中心平面运动的束流回到中心平面。

【技术实现步骤摘要】
一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置
本专利技术属于回旋加速器领域，更具体地，涉及一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置。
技术介绍
精准快速放疗是粒子束放疗的发展方向，基于回旋加速器的质子放疗装置由于其体积、成本等优势占据了更多市场。回旋加速器中，可能由于外源注入或内离子源安装的问题，导致束流具有一定的初始轴向位置和动量偏差，如果不对其做有效补偿，束流会在运动数十圈甚至数圈之后损失。由于回旋加速器主磁铁之间空间狭小，当高能束流在回旋加速器中有较小的轴向位置偏移时就会因轴向振荡而丢失，质子束与表面材料反应产生的次级粒子不仅会降低加速器内真空质量，而且会产生中子造成辐射和表面活化问题。由于加速器小型化的趋势，更多回旋加速器采用超导线圈技术，高能质子束与材料反应产生的次级粒子还可能会穿透磁体轰击超导线圈，造成线圈局部温度过高，引发线圈失超风险。这种束流轴向振荡很可能由于回旋加速器主线圈安装偏差、离子源安装偏差等原因而引发或加强，如果不对其做有效抑制，束流会在运动数十圈甚至数圈之后损失，造成引出束流强度极低，或在引出时由于引出孔径的限制造成较大的高能束流损失，引发失超等风险。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置，其目的在于能够快速高效地对束流轴向轨道进行调节，将束流调整回中心平面，抑制束流轴向振荡，减小回旋加速器中束流损失，提高最大引出束流强度；旨在解决传统回旋加速器中缺乏对束流轴向轨道独立进行直接有效调节的问题。本专利技术提供了一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置，包括：第一静电偏转装置和第二静电偏转装置，所述第一静电偏转装置和所述第二静电偏转装置结构相同，均包括：关于回旋加速器中心平面上下对称设置的上极板和下极板；所述第一静电偏转装置的上极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极的上表面，所述第一静电偏转装置的下极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极的下表面；第二静电偏转装置的上极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极的上表面，所述第二静电偏转装置的下极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极的下表面。更进一步地，工作时，通过在所述第一静电偏转装置的上、下极板之间施加第一偏转电压，使得所述第一静电偏转装置的上、下极板之间形成了一个轴向的第一静电场，当偏离中心平面运动的粒子束通过时在所述第一静电场的作用下发生轴向偏转，束流开始向中心平面运动，并使得束流在进入所述第二静电偏转装置的作用区域时，束流接近中心平面；通过在所述第二静电偏转装置的上、下极板之间施加与所述第一偏转电压相反的第二偏转电压，使得所述第二静电偏转装置的上、下极板之间形成了一个用于向束流施加与粒子轴向运动方向相反的电场力的第二静电场，当束流离开所述第二静电偏转装置的作用区域时，束流的轴向动量被削减到零，其轴向位置回到或更接近中心平面。更进一步地，通过组合调节第一静电偏转装置和第二静电偏转装置上的偏压，对束流轴向位置和动量进行调节，以引入束流轴向不稳定性。本专利技术可以独立调节第一静电偏转装置和第二静电偏转装置的上、下电极板之间的电压差，对粒子束进行轴向轨道调节，使偏离中心平面的束流运动回到中心平面。同时，还可以对第一静电偏转装置和第二静电偏转装置进行组合调节，矫正多种原因导致的束流轴向轨道或动量偏差，以提高束流轴向稳定性，减少回旋加速器中束流损失。附图说明图1为本专利技术实施例提供的回旋加速器的束流轴向轨道调节装置结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的回旋加速器的束流轴向轨道调制装置中第一静电偏转装置、第二静电偏转装置与束流轨道的相对位置示意图。图3为本专利技术实施例提供的回旋加速器的束流轴向轨道调节原理示意图。其中，1为第一静电偏转装置，2为第二静电偏转装置，3为第一峰区磁极，4为第二峰区磁极，5为第三峰区磁极，6为第四峰区磁极，7为第一静电场，8为第二静电场，9为束流。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的目的在于传统回旋加速器中缺乏对束流轴向轨道独立进行直接有效调节的问题，提出了一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置，从而能够快速高效地对束流轴向轨道进行调节，将束流调整回中心平面，抑制束流轴向振荡，减小回旋加速器中束流损失，提高最大引出束流强度。本专利技术提供的回旋加速器的束流轴向轨道调节装置如下：在回旋加速器中心区的第一峰区磁极3和第三峰区磁极5的上、下表面分别安装第一静电偏转装置1和第二静电偏转装置2；通过调节第一静电偏转装置1上、下电极板之间的电压差，对粒子束进行轴向偏转，使之朝向回旋加速器中心平面运动，当运动到第二静电偏转装置2时接近中心平面；再通过调节第二静电偏转装置2的上、下电极板之间的电压差，向束流9施加与束流轴向运动方向相反的轴向作用力，使束流9的轴向动量削减到零，且轴向位置回到或更接近中心平面。在本专利技术实施例中，在第一静电偏转装置1的偏转电极板上施加偏转电压后，在两个电极板之间形成轴向第一静电场7，当粒子束通过时，会在第一静电场7的作用下发生轴向偏转，束流开始向中心平面运动，并使得束流在接入第二静电偏转装置2的作用区域时，束流接近中心平面。在本专利技术实施例中，在第二静电偏转装置2的偏转电极板上施加偏转电压后，在两个电极板之间形成一个轴向电场，向束流施加与粒子轴向运动方向相反的电场力，当束流离开第二静电偏转装置2的作用区域时，束流的轴向动量被削减到零，其轴向位置回到或更接近中心平面。在本专利技术实施例中，通过独立或组合调节第一静电偏转装置1和第二静电偏转装置2上电极板的偏压，来实现束流轴向轨道和动量的调节，典型的操作有将偏离中心平面的束流校正回中心平面，或将中心平面的束流偏移中心平面。本专利技术所提供的束流轴向轨道调节方法通过独立或组合调节第一静电偏转装置1和第二静电偏转装置2中电极板之间的偏压，调节电极板之间的第一静电场7和第二静电场8，从而在调节束流轴向动量的同时调节束流的轴向位置，从而实现调节束流轨道的目的。该束流轨道独立调节方式方便有效，能极大提高束流轴向轨道调节的独立性和准确性，对抑制束流轴向振荡或进行回旋加速器轴向束流动力学研究有重要作用。为了更进一步的说明本专利技术实施例提供的回旋加速器的束流轴向轨道调节装置，下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，在本专利技术实施例中，回旋加速器包括：第一峰区磁极3，第二峰区磁极4，第三峰区磁极5和第四峰区磁极6；各峰区磁极位置沿回旋加速器中心旋转相差90度角；基于回旋加速器的束流轴向轨道调制装置包括：第一静电偏转装置1和第二静电偏转装置2，第一静电偏转装置1的两个电极板分别安装在第一峰区磁极3表面及其对应的上部磁极表面；第二静电偏转装置2的两个电极板分别安装在与第一峰区磁极3呈180度对称位置设置的第三峰区磁极5表面及其对应的上部磁极表面。如图2所示，第一静电偏转装置1安装在束流运动第2圈路径上，第二静电偏转装置2安装在与第一静电偏转装置1呈180度对称位置束流运动的第2圈路径上。如图3所示，束流轨道调节装置对有负轴向位置偏差的正粒子束进行矫正时，第一静电偏转装置1的偏转电极板上施加一个正偏转电压，在其电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置，其特征在于，包括：第一静电偏转装置(1)和第二静电偏转装置(2)，所述第一静电偏转装置(1)和所述第二静电偏转装置(2)结构相同，均包括：关于回旋加速器中心平面上下对称设置的上极板和下极板；所述第一静电偏转装置(1)的上极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极(3)的上表面，所述第一静电偏转装置(1)的下极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极(3)的下表面；所述第二静电偏转装置(2)的上极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极(5)的上表面，所述第二静电偏转装置(2)的下极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极(5)的下表面。

【技术特征摘要】
1.一种回旋加速器的束流轴向轨道调节装置，其特征在于，包括：第一静电偏转装置(1)和第二静电偏转装置(2)，所述第一静电偏转装置(1)和所述第二静电偏转装置(2)结构相同，均包括：关于回旋加速器中心平面上下对称设置的上极板和下极板；所述第一静电偏转装置(1)的上极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极(3)的上表面，所述第一静电偏转装置(1)的下极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极(3)的下表面；所述第二静电偏转装置(2)的上极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极(5)的上表面，所述第二静电偏转装置(2)的下极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极(5)的下表面。2.如权利要求1所述的束流轴向轨道调节装置，其特征在于，工作时，通过在所述第一静电偏转装置(1)的上、下极板之间施加第一偏转电压，使得所述第一静电偏转装置(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李为，樊宽军，王健，陈曲珊，李小飞，唐凯，疏坤，曾志杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42