一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器制造技术

本发明专利技术公开了一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，包括水冷多孔准直板组焊件、直线驱动机构、真空波纹管组件、准直器真空室；所述水冷多孔准直板组焊件包括多孔准直板，该多孔准直板表面开有多个直径大小不同的圆孔，所有圆孔垂直于多孔准直板表面且中心沿竖直方向排成一条直线，所述直线驱动机构用于带动水冷多孔准直板组焊件上下移动，所述真空波纹管组件上端连接直线驱动机构且可上下移动、下端连接准直器真空室且不可移动。本发明专利技术通过将水冷多孔准直板组焊件、直线驱动机构、真空波纹管组件、准直器真空室进行有机结合，实现了带水冷的多规格多孔可切换的准直器，用一个准直器代替多个准直器，有效降低了成本。

A collimator of water-cooled beam in particle accelerator

【技术实现步骤摘要】
一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器
本专利技术属于粒子加速器
尤其涉及一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器束流准直器。
技术介绍
质子和重离子加速器束流线上经常用到束流准直器，束流准直器的作用一般是卡掉一定区域外的束流，该区域一般为圆形，即准直器一般采用圆孔准直器，准直器内设有与束流同轴的圆孔，加速器束流可从圆孔内通过，处于圆孔区域外的束流被准直器挡掉。现有圆孔束流准直器按功率划分，可分为低功率束流准直器和高功率束流准直器两种，一般为无水冷的束流准直器和有水冷的束流准直器。对于能承受束流功率较高的有水冷的圆孔束流准直器，一般开孔大小不能改变，即固定开孔大小的束流准直器。所述固定开孔大小的束流准直器用于束流线上靶的前面。束流线为束流从加速器出来后到达打靶终端之前所经过的路线，该路线上一般布置有很多元件设备。实际应用中，不同的靶、不同的实验对应于准直孔大小要求是不一样的，有的要求直径10毫米，有的要求5毫米，根据多个靶对应多个束流孔径的需求，现有技术一般采用两种方法，第一种应用方法：设置多个靶厅、每个靶厅对应一种孔径的准直器、然后将加速器引出的束流通过开关磁铁的分时分配的方法分到各个靶厅的实验终端，每次只用一个终端，如果当前终端打靶，其它终端做打靶前准备或打靶后的处理；第二种应用方法，同一个打靶大厅装多个不同的靶站或实验终端，通过开关磁铁将束流在不同靶站或实验终端之间切换，同样也是每个靶站对应一种孔径的准直器，每次只能选择使用其中一个靶站或实验终端。以上情况，如果使用者需要10毫米的准直孔径，只能进入10毫米准直器孔径的靶厅、而不能进入5毫米的靶厅；如果使用者需要进行多个实验，就要进入不同的靶厅、或者在一个大厅里选择不同的靶站，以满足多个实验的需求。现有技术之所以每个靶站或实验终端只能对应一个准直器直径的靶，是因为更换一次准直器很麻烦、而且由于准直器残余剂量比较大，也就是核辐射比较大，所以，一般没有人愿意更换准直器。为了解决方便更换准直器问题，现有技术曾设计并采用一种准直器连续可调的孔，该孔由多个圆弧片拼接成一个圆孔、多个圆弧片随时可动、实现准直器孔的连续可调，但这种结构准直器不能加水冷装置，由于不能加水冷，只能承受微弱的功率。而现有技术对于大功率采用水冷装置的准直器无法改变圆孔大小。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，目的在于解决现有技术粒子加速器水冷圆孔束流准直器无法改变准直圆孔大小的问题。本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案。一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，其特征在于：包括水冷多孔准直板组焊件、直线驱动机构、真空波纹管组件、准直器真空室；所述水冷多孔准直板组焊件包括多孔准直板，该多孔准直板表面开有多个直径大小不同的圆孔，所有圆孔垂直于多孔准直板表面且中心沿竖直方向排成一条直线，该多孔准直板悬挂在准直器真空室入口和出口两个端面中间、并与两个端面相互平行；所述直线驱动机构用于带动水冷多孔准直板组焊件上下移动、且根据不同应用需求，将多孔准直板大小不同的孔分别对准准直器真空室的入口孔和出口孔；所述真空波纹管组件上端连接直线驱动机构且可上下移动、下端连接准直器真空室且不可移动。所述多孔准直板表面多个相邻圆孔间有适当的间隔，圆孔在同一平面设有倒角，束流从有倒角侧进入准直圆孔，倒角可增大打在圆孔外的束流功率分布面积；上述圆孔作为该准直器的准直圆孔，每个圆孔作为该准直器的一个工作工位，加速器束流垂直于多孔准直板表面且束流中心与工作的准直圆孔中心重合，因圆孔直径不同，且相邻圆孔间有适当的间隔，故该准直器的准直圆孔直径可以改变。所述多孔准直板表面开槽，槽内焊接冷却铜管，冷却铜管内通冷却水对多孔准直板进行冷却；没有通过准直圆孔而打在多孔准直板上的加速器束流，这部分损失的束流功率使多孔准直板发热，上述冷却水可将这部分发热功率带走，使得该准直器能承受较大束流功率损失，能对较大功率的质子或重离子束流进行准直。所述直线驱动机构包括：驱动板、驱动电机、梯形丝杆、梯形丝母、滑块和导轨、直线电位器、行程开关、滑动板；该驱动电机采用带有制动功能的步进电机，驱动电机通过联轴器带动所述梯形丝杆转动；该梯形丝母套在梯形丝杆上，并通过螺钉与所述滑动板固定连接；滑动板两侧与所述滑块通过螺钉固定连接，滑块和导轨通过螺钉与其背面板固定连接；所述驱动板通过螺钉与滑动板固定连接；此结构中驱动电机带动梯形丝杆转动，梯形丝杆带动梯形丝母上下移动，梯形丝母带动滑动板上下移动，滑动板带动驱动板上下移动，从而实现了驱动电机转动带动驱动板上下移动；所述直线电位器用于标定、记录和反馈上述可上下移动零件的位置；所述行程开关用于上述可上下移动零件行程两端极限位置的限定与连锁。所述真空波纹管组件包括真空波纹管、橡胶密封圈、连接环、过渡压紧环；所述真空波纹管中间部分为焊接式波纹管，可实现轴向尺寸在一定范围内的压缩和拉伸，真空波纹管上下两端焊有法兰，该上法兰紧贴所述过渡压紧环下表面、下法兰紧贴所述准直真空室上表面，上法兰可动、下法兰不可动；所述过渡压紧环与连接环用于与所述水冷多孔准直板组焊件进行固接，该过渡压紧环向上通过螺钉与所述驱动板相连接、向下通过螺钉与真空波纹管上法兰固定连接。所述下法兰下面设有密封槽，内装密封圈可实现真空密封；上法兰内孔上沿设有倒角，该倒角表面作为真空密封面，倒角内放置所述橡胶密封圈以实现真空密封，该橡胶密封圈内径将水冷多孔准直板组焊件中的真空密封套外圆面抱紧以实现真空密封；所述连接环内孔设有内螺纹，可拧入水冷多孔准直板组焊件中的真空密封套上部外螺纹；所述过渡压紧环将连接环压在中间，该压力可通过连接环将橡胶密封圈压紧，橡胶密封圈被压紧在周边三件形成的三角槽内并起到真空密封作用。所述准直器真空室主要包括：真空室盖板、真空室主体、O形橡胶密封圈等零件；所述真空室盖板上面开有圆孔，用于插入水冷多孔准直板组焊件；真空室盖板上面设有用于真空波纹管组件及直线驱动机构连接固定的螺纹孔接口，真空室盖板四周设有一圈沉头螺钉孔；所述真空室主体外形为长方形，内部为空腔，上部敞开，上表面开有密封槽，密封槽外面设有一圈螺纹孔，真空室主体前面和后面设有同心孔，孔周围设有一圈螺纹孔；所述真空室盖板通过螺钉连接固定在所述真空室主体上部，真空室主体上表面密封槽内放入所述O形橡胶密封圈，O形橡胶密封圈起到真空室盖板和真空室主体间的真空密封作用；真空室主体前面和后面的同心孔及孔周围螺纹孔用于连接相邻设备。通过改变所述多孔准直板表面圆孔的开孔直径大小、开孔数量、开孔间距，可以满足不同的束流准直需求，此时相关设备如零件长度、行程、波纹管压缩量、真空室内高度等尺寸结构需随之改变。本专利技术的优点效果1、本专利技术通过将水冷多孔准直板组焊件、直线驱动机构、真空波纹管组件、准直器真空室进行有机结合，实现了带水冷的多规格多孔可切换的准直器，用一个准直器代替多个准直器，不仅有效降低了成本，也满足了大功率多规格准直器快速切换的需求。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，其特征在于：包括水冷多孔准直板组焊件、直线驱动机构、真空波纹管组件、准直器真空室；所述水冷多孔准直板组焊件包括多孔准直板，该多孔准直板表面开有多个直径大小不同的圆孔，所有圆孔垂直于多孔准直板表面且中心沿竖直方向排成一条直线，该多孔准直板悬挂在准直器真空室入口和出口两个端面中间、并与两个端面相互平行；所述直线驱动机构用于带动水冷多孔准直板组焊件上下移动、且根据不同应用需求，将多孔准直板大小不同的孔分别对准准直器真空室的入口孔和出口孔；所述真空波纹管组件上端连接直线驱动机构且可上下移动、下端连接准直器真空室且不可移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，其特征在于：包括水冷多孔准直板组焊件、直线驱动机构、真空波纹管组件、准直器真空室；所述水冷多孔准直板组焊件包括多孔准直板，该多孔准直板表面开有多个直径大小不同的圆孔，所有圆孔垂直于多孔准直板表面且中心沿竖直方向排成一条直线，该多孔准直板悬挂在准直器真空室入口和出口两个端面中间、并与两个端面相互平行；所述直线驱动机构用于带动水冷多孔准直板组焊件上下移动、且根据不同应用需求，将多孔准直板大小不同的孔分别对准准直器真空室的入口孔和出口孔；所述真空波纹管组件上端连接直线驱动机构且可上下移动、下端连接准直器真空室且不可移动。


2.根据权利要求1所述一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，其特征在于：所述多孔准直板表面多个相邻圆孔间有适当的间隔，圆孔在同一平面设有倒角，束流从有倒角侧进入准直圆孔，倒角可增大打在圆孔外的束流功率分布面积；上述圆孔作为该准直器的准直圆孔，每个圆孔作为该准直器的一个工作工位，加速器束流垂直于多孔准直板表面且束流中心与工作的准直圆孔中心重合，因圆孔直径不同，且相邻圆孔间有适当的间隔，故该准直器的准直圆孔直径可以改变。


3.根据权利要求1所述一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，其特征在于：所述多孔准直板表面开槽，槽内焊接冷却铜管，冷却铜管内通冷却水对多孔准直板进行冷却；没有通过准直圆孔而打在多孔准直板上的加速器束流，这部分损失的束流功率使多孔准直板发热，上述冷却水可将这部分发热功率带走，使得该准直器能承受较大束流功率损失，能对较大功率的质子或重离子束流进行准直。


4.根据权利要求1所述一种准直圆孔大小可改变的粒子加速器水冷束流准直器，其特征在于：所述直线驱动机构包括：驱动板、驱动电机、梯形丝杆、梯形丝母、滑块和导轨、直线电位器、行程开关、滑动板；该驱动电机采用带有制动功能的步进电机，驱动电机通过联轴器带动所述梯形丝杆转动；该梯形丝母套在梯形丝杆上，并通过螺钉与所述滑动板固定连接；滑动板两侧与所述滑块通过螺钉固定连接，滑块和导轨通过螺钉与其背面板固定连接；所述驱动板通过螺钉与滑动板固定连接；此结构中驱动电机带动梯形丝杆转动，梯形丝杆带动梯形丝母上下移动，梯形丝母带动滑动板上下移动，滑动板带动驱动板上下移动，从而实现了驱动电机转动带动驱动板上下移动；所述直线电位器用于标定、记录和反馈上述可上下移动零件的位置；所述行...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢建升，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11