一种粒子加速器负氢束流分束装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种粒子加速器负氢束流分束装置，按照束流流向从左到右包括旋转交替电子剥离器、分束磁铁、核外电子剥离器；在分束磁铁内部固装有分束真空室，所述旋转交替电子剥离器用于负氢束流通过旋转交替电子剥离器后，变成负氢质子组合束流；所述分束磁铁用于将旋转交替电子剥离器剥离后的负氢质子组合束流分为偏转半径相同但偏转方向相反的负氢束流和质子束流、该负氢束流和质子束流分别穿过负氢束流管道和质子束流管道；所述核外电子剥离器用于将负氢束流管道引出的负氢束流变成质子束流；所述粒子加速器负氢束流分束装置最终实现将粒子加速器加速后引出的负氢束流一分为二且转换为两路质子束流，使得加速器利用效率大大提高甚至翻倍。

A negative hydrogen beam splitting device for particle accelerator

【技术实现步骤摘要】
一种粒子加速器负氢束流分束装置
本专利技术属于粒子加速器
，尤其涉及一种粒子加速器束流分束装置。
技术介绍
粒子加速器广泛应用于核物理、核工程、核化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其它食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核爆炸等领域。目前科研生产对粒子加速器质子束流的需求越来越大，然而建造加速器及配套设施的费用很高，且加速器运行成本高，设备的运行与维修对操作人员的技术要求高，拥有加速器的单位经常无法满足大量的科研生产需求。由于科研生产任务需求及加速器靶的功率承受能力限制，很多科研生产任务要求质子束流强度较弱甚至很低，比如一台供束流能力300微安的加速器，由于打靶需求限制，经常运行在束流几微安至几十微安，对加速器提供束流能力是很大的浪费。如果有一个设备能使加速器引出的束流一分为二，同时给两个不同的靶提供质子束流，可使加速器利用效率大大提高甚至翻倍。目前国内还没有将粒子加速器加速后引出的负氢束流一分为二以便同时给两个不同的靶提供质子束流的先例。为提高粒子加速器使用效率，因此亟待设计开发一种设备，将粒子加速器加速后的束流一分为二，以便同时给两个不同的靶提供质子束流。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种粒子加速器负氢束流分束装置，目的在于解决现有技术由于不能将一条束流分成两条质子束流以大幅提高粒子加速器使用效率的问题。本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：按照束流流向从左到右包括旋转交替电子剥离器1、分束磁铁2、核外电子剥离器3；在分束磁铁2内部固装有分束真空室4，该分束真空室4的束流入口端位于分束磁铁2的左端、且连接负氢质子组合束流管道5；该分束真空室4的束流出口端位于分束磁铁2右端、且连接两个角度偏向相反的质子束流管道6和负氢束流管道7；所述旋转交替电子剥离器1用于负氢束流通过旋转交替电子剥离器后，变成负氢质子组合束流；所述分束磁铁2用于将旋转交替电子剥离器1剥离后的负氢质子组合束流分为偏转半径相同但偏转方向相反的负氢束流和质子束流、该负氢束流和质子束流分别穿过负氢束流管道7和质子束流管道6；所述核外电子剥离器3用于将负氢束流管道7引出的负氢束流变成质子束流；所述粒子加速器负氢束流分束装置最终实现将粒子加速器加速后引出的负氢束流一分为二且转换为两路质子束流，以便同时给两个不同的靶提供质子束流，使得加速器利用效率大大提高甚至翻倍。所述旋转交替电子剥离器1内设有一个旋转交替剥离膜盘101，该旋转交替剥离膜盘101在其周向等角度、等间隔地在其所对应的半径中间区域挖空去除一部分，而剩下的非挖空部分被保留；该挖空去除部分径向的两边中心点连线通过该旋转交替剥离膜盘的圆心；该旋转交替剥离膜盘101运行时匀速旋转，其平面垂直于入射的负氢束流流向、且该旋转交替剥离膜盘的位置恰好使得负氢束流沿着垂直于膜盘盘面方向从等间隔挖空去除部分半径区域中间位置通过；当具有一定能量的负氢束流通过时，处于挖空部分的束流无改变地顺利通过，打在膜盘实体部分的负氢离子束流核外的2个电子被剥离掉，变成质子束流；故负氢束流通过旋转交替电子剥离器后，变成了负氢质子组合束流。该所述旋转交替剥离膜盘剩下的非挖空部分面积与挖空去除部分面积的比例，与最终引出的质子束流A和质子束流B流强比例一致。通过改变该半径区域保留部分面积与挖空去除面积的比例，可改变最终引出的质子束流A和质子束流B流强的比例。所述分束磁铁2包括上下对称的两件磁极201，上下两件磁极201优选为对称的扇形体；该分束磁铁束流入口处磁极的宽度小于束流出口处磁极的宽度，通入励磁电流后可在上下两个磁极间产生束流偏转所需磁场；所述负氢质子组合束流从分束磁铁2入口中间位置垂直进入分束磁铁磁场区域后，因为组合束流内的负氢束流和质子束流偏转半径相同但偏转方向相反，故负氢束流和质子束流往两个方向对称偏转，之后从两个方向对称引出磁场区域。所述分束磁铁2和加速器束流线上常用的普通开关磁铁的机械主体相同，但二者实现的功能完全不同；开关磁铁的作用是将一条从入口进入的束流根据需要选择分配到某个指定的引出束流管道；开关磁铁的工作原理是靠改变其磁场的大小和方向，从而改变束流偏转轨道，将束流按几个指定的轨道偏转到其中一个引出束流管道内，即起到束流引出方向分配的开关切换作用；本专利技术所述分束磁铁只需要一个方向固定大小的磁场，故其供电电源极性也只需一个方向。通过改变所述分束磁铁2励磁电流的大小，可改变上下磁极间的磁场强度，使得负氢束流和质子束流偏转半径同时发生改变，从而改变两条束流引出磁场区域后的方向，可实现在多组引出束流管道之间的切换，从而满足设置更多的打靶终端，此功能作为该粒子加速器负氢束流分束装置的扩展使用方式，此时需要分束真空室引出口数量对应增加。所述粒子加速器负氢束流分束装置从磁场区域引出的负氢束流B，可进入另一台粒子加速器负氢束流分束装置，作为另一台粒子加速器负氢束流分束装置的入射束流，再将此束流分成两条束流，即多台负氢束流分束装置可串联使用作为该装置的扩展使用方式。所述核外电子剥离器包括：剥离膜301，剥离膜旋转切换盘302；核外电子剥离器总体形状为圆盘状，该圆盘状核外电子剥离器边缘周向间隔装有若干个剥离膜，该圆盘状核外电子剥离器的平面垂直于所述负氢束流流向、且该圆盘状核外电子剥离器的剥离膜位置恰好使得负氢束流沿着垂直于圆盘盘面方向从剥离膜中间通过。所述分束真空室4固装在分束磁铁2内、且位于其上下两个磁极之间，且该分束真空室的束流入口和出口的宽度与分束磁铁束流入口和出口的宽度相配合，且具备一定的位置调节功能以适应束流线和磁铁安装位置偏差。所述负氢质子组合束流管道5横向左端间隔一定距离与旋转交替电子剥离器1相邻并与旋转交替电子剥离器对应真空室固接、横向右端与分束真空室4束流入口处固接；所述负氢质子组合束流管道5位于分束真空室4束流入口处、所述质子束流管道6和负氢束流管道7位于分束真空室4束流出口处；三条束流管道都有法兰与真空室连接，且连接处具有真空密封结构；所述负氢束流管道7右端间隔一定距离与核外电子剥离器1相邻并与核外电子剥离器3对应真空室固接；所述三条束流管道和分束真空室内均为真空环境，束流可从真空环境内顺利通过；该加速器负氢束流分束装置的旋转交替电子剥离器和核外电子剥离器也处于对应的真空室内，使用时均在真空环境内。本专利技术的优点效果1、本专利技术通过设置旋转交替电子剥离器，将负氢束流变为负氢质子组合束流；通过设置分束磁铁，将负氢质子组合束流分为负氢束流B和质子束流A；通过核外电子剥离器，将负氢束流B变为质子束流B，最后达到将一路负氢束流变为质子束流A、质子束流B，使加速器使用效率翻倍。2、本专利技术通过采用将束流分束装置串联使用的扩展方法，能够将一条负氢束流变为多条负氢束流，随着串联级数的增加，可以进一步减小束流流强，从而满足不同用户对于弱流强质子束流的需求。3、本专利技术通过采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：按照束流流向从左到右包括旋转交替电子剥离器、分束磁铁、核外电子剥离器；在分束磁铁内部固装有分束真空室，该分束真空室的束流入口端位于分束磁铁的左端、且连接负氢质子组合束流管道；该分束真空室的束流出口端位于分束磁铁右端、且连接两个角度偏向相反的质子束流管道和负氢束流管道；所述旋转交替电子剥离器用于负氢束流通过旋转交替电子剥离器后，变成负氢质子组合束流；所述分束磁铁用于将旋转交替电子剥离器剥离后的负氢质子组合束流分为偏转半径相同但偏转方向相反的负氢束流和质子束流、该负氢束流和质子束流分别穿过负氢束流管道和质子束流管道；所述核外电子剥离器用于将负氢束流管道引出的负氢束流变成质子束流；所述粒子加速器负氢束流分束装置最终实现将粒子加速器加速后引出的负氢束流一分为二且转换为两路质子束流，以便同时给两个不同的靶提供质子束流，使得加速器利用效率大大提高甚至翻倍。/n

【技术特征摘要】
1.一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：按照束流流向从左到右包括旋转交替电子剥离器、分束磁铁、核外电子剥离器；在分束磁铁内部固装有分束真空室，该分束真空室的束流入口端位于分束磁铁的左端、且连接负氢质子组合束流管道；该分束真空室的束流出口端位于分束磁铁右端、且连接两个角度偏向相反的质子束流管道和负氢束流管道；所述旋转交替电子剥离器用于负氢束流通过旋转交替电子剥离器后，变成负氢质子组合束流；所述分束磁铁用于将旋转交替电子剥离器剥离后的负氢质子组合束流分为偏转半径相同但偏转方向相反的负氢束流和质子束流、该负氢束流和质子束流分别穿过负氢束流管道和质子束流管道；所述核外电子剥离器用于将负氢束流管道引出的负氢束流变成质子束流；所述粒子加速器负氢束流分束装置最终实现将粒子加速器加速后引出的负氢束流一分为二且转换为两路质子束流，以便同时给两个不同的靶提供质子束流，使得加速器利用效率大大提高甚至翻倍。


2.如权利要求1所述一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：所述旋转交替电子剥离器1内设有一个旋转交替剥离膜盘，该旋转交替剥离膜盘在其周向等角度、等间隔地在其所对应的半径中间区域挖空去除一部分，而剩下的非挖空部分被保留；该挖空去除部分径向的两边中心点连线通过该旋转交替剥离膜盘的圆心；该旋转交替剥离膜盘运行时匀速旋转，其平面垂直于入射的负氢束流流向、且该旋转交替剥离膜盘的位置恰好使得负氢束流沿着垂直于膜盘盘面方向从等间隔挖空去除部分半径区域中间位置通过；当具有一定能量的负氢束流通过时，处于挖空部分的束流无改变地顺利通过，打在膜盘实体部分的负氢离子束流核外的个电子被剥离掉，变成质子束流；故负氢束流通过旋转交替电子剥离器后，变成了负氢质子组合束流。


3.如权利要求2所述一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：该所述旋转交替剥离膜盘剩下的非挖空部分面积与挖空去除部分面积的比例，与最终引出的质子束流A和质子束流B流强比例一致；通过改变该半径区域保留部分面积与挖空去除面积的比例，可改变最终引出的质子束流A和质子束流B流强的比例。


4.根据权利要求1所述一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：所述分束磁铁包括上下对称的两件磁极，上下两件磁极优选为对称的扇形体；该分束磁铁束流入口处磁极的宽度小于束流出口处磁极的宽度，通入励磁电流后可在上下两个磁极间产生束流偏转所需磁场；所述负氢质子组合束流从分束磁铁入口中间位置垂直进入分束磁铁磁场区域后，因为组合束流内的负氢束流和质子束流偏转半径相同但偏转方向相反，故负氢束流和质子束流往两个方向对称偏转，之后从两个方向对称引出磁场区域。


5.根据权利要求1所述一种粒子加速器负氢束流分束装置，其特征在于：所述分束磁铁和加速器束流线上常用的...

【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