一种粒子加速器束流偏转磁铁制造技术

本实用新型专利技术公开了一种粒子加速器束流偏转磁铁，包括构成主磁场和导向磁场部件的主磁极（1）、主线圈（2）、导向磁极、导向线圈、上下左右磁轭、以及多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流，该多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流从不同方向进入该偏转磁铁，经过该偏转磁铁后，合并为拥有相同轨迹和方向的一条束流；所述主磁极（1）和主线圈（2）、各个导向磁极以及导向线圈上下成对使用，每对上下磁极中间有一定的间隙，该间隙内安装真空管道，束流可从真空管道内的真空环境通过。本实用新型专利技术实现了将多条束流合并为一条束流的效果，填补了国内空白，解决了同种类同能量粒子由于偏转半径相同而不能合并束流的长期以来的疑难问题。

A beam deflection magnet for particle accelerator

【技术实现步骤摘要】
一种粒子加速器束流偏转磁铁
本技术涉及粒子加速器
，尤其涉及一种粒子加速器束流偏转磁铁。
技术介绍
在粒子加速器产生的束流需要偏转时，通常使用偏转磁铁，对偏转磁铁通电励磁产生的磁场可使带电粒子束流偏转。偏转磁铁一般采用纯铁材料制作励磁铁芯，也就是偏转磁铁的磁极；采用纯铁或低碳钢材料制作磁轭(外围磁回路)；在一对磁极之间的间隙产生的磁场，作为带电粒子束流偏转磁场。在现实科研与生产中，有时希望将加速器产生的多条带电粒子束流偏转后合并为一条束流。但是现有偏转磁铁一般用于单一束流方向偏转、单一束流位置导向与调整、单一束流在多个方向上的偏转切换、单一束流在一定区域内的偏转扫描，目前没有一种偏转磁铁将加速器产生的多条带电粒子束流合并为一条束流。造成现有偏转磁铁一般只能用于单一束流方向偏转的原因是：真正应用束流合并的场合，基本都采用相同的束流，例如都是一种粒子的束流都是质子，大家能想到的是将同种能量的束流进行合并，例如被合并的束流都是10兆电子伏特的能量，实际上相同能量的相同束流是合并不到一起的，其原理是：当几条束流线束流是完全一样时，也就是当束流的种类以及能量(粒子速度)如果是完全相同的，当它们从不同方向通过同一个偏转磁铁时，由于它们的偏转半径是相同的就不可能汇聚到一条束流线上，由于现有技术大家能想到的是将同种能量的束流进行合并，因此，现有技术的束流偏转磁铁一般只能用于单一束流方向的偏转，而将多条束流线合并成一条束流线的束流偏转磁铁目前在国内还是个空白。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出一种粒子加速器束流偏转磁铁，目的在于解决加速器产生的相同能量的同种带电粒子束流不能合并的问题。本技术为解决其技术问题采用以下技术方案。一种粒子加速器束流偏转磁铁，其特点是：包括构成主磁场和导向磁场部件的主磁极(1)、主线圈(2)、导向磁极A(3)、导向线圈A(4)、导向磁极B(5)、导向线圈B(6)、导向磁极C(7)、导向线圈C(8)、上下磁轭(9)、侧面磁轭A(10)、侧面磁轭B(11)、以及多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流，该多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流从不同方向进入该偏转磁铁，经过该偏转磁铁后，合并为拥有相同轨迹和方向的一条束流；所述导向磁极A(3)和导向线圈A(4)、导向磁极B(5)和导向线圈B(6)、导向磁极C(7)导向线圈C(8)分别位于多条束流入口处并且各个导向磁极之间的位置和方向起到一定的束流导向作用；所述主磁极(1)接续布设在各个导向磁极的束流出口端；所述的上下磁轭(9)、侧面磁轭A(10)、侧面磁轭B(11)将各个导向磁极和主磁极包围其中；所述线圈套在磁极外，与相邻磁极或磁轭固定；所述主磁极(1)和主线圈(2)、各个导向磁极以及导向线圈上下成对使用，每对上下磁极中间有一定的间隙，该间隙内安装真空管道，束流可从真空管道内的真空环境通过。所述主磁极对应束流入口位置可根据待合并束流数量分成几段，每条束流进入主磁极区域的方向与对应主磁极入口大致垂直；所述导向磁极对数与最大待合并束流条数相同。该加速器束流合并偏转磁铁是束流偏转磁场与束流导向磁场有效的组合方式：所述主线圈(2)通电产生励磁电流，励磁电流产生磁场，主磁极(1)、上下磁轭(9)、侧面磁轭A(10)和侧面磁轭B(11)构成磁回路，该磁回路对励磁电流产生的磁场进行定向引导，在上下两个主磁极间隙区域形成束流偏转所需磁场，即束流偏转磁场；所述各个导向线圈通电提供励磁电流，所述各个导向磁极和磁轭构成的磁回路对励磁电流产生的磁场进行定向引导，在上述每对导向磁极间隙区域形成束流导向所需磁场，即束流导向磁场。该加速器束流合并偏转磁铁不限于3条束流合并为1条束流，在结构作适当改变后，也可实现2条或多条束流合并为1条束流。该加速器束流合并偏转磁铁产生主磁场的磁回路的结构，此处例举的为H形，也可对结构作适当改变，去掉一个侧面磁轭而只保留单侧磁轭，磁回路变成C形。该加速器束流合并偏转磁铁产生导向磁场的3组磁回路的结构，既包括上下磁轭(9)、侧面磁轭A(10)和侧面磁轭B(11)构成的外围磁回路，即外围磁回路与偏转磁场磁回路共用，也包括将3组导向磁极和导向线圈拆分出去，为每组导向磁场所需磁回路设置单独的上下磁轭和侧面磁轭，即为3条束流设置3组单独的导向磁铁，3组单独的导向磁铁再与没有导向磁极和导向线圈的偏转磁铁进行组合，形成新的一组加速器束流合并偏转磁铁。所述多条能量有适当差别的带电粒子即为同种类粒子但能量有适当差别的粒子；所述多条粒子种类有适当差别的带电粒子即为能量相同或不同但粒子种类有适当差别的带电粒子，该两种粒子均可形成不同的偏转半径，在偏转磁铁作用下，各自由多条束流合并为一条束流。本技术的优点效果1、本技术通过将加速器束流的导向磁场、偏转磁场、包围导向磁场和偏转磁场于其中的磁轭、以及多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流进行有效组合，解决了现有偏转磁铁一般只能用于单一束流方向偏转、单一束流位置导向与调整、单一束流在多个方向上的偏转切换、单一束流在一定区域内的偏转扫描的问题，实现了将多条束流合并为一条束流的效果，填补了国内空白。2、本技术克服了本领域长期以来的偏见，即大家能想到的都是对同种类粒子的相同能量的束流进行合并的偏见。本技术一方面巧妙地将同种粒子的能量分开，利用了不同的能量段，将多个不同能量的束流合并在一起，由于能量不同，实现了粒子的偏转半径不同；一方面巧妙地将粒子的种类分开，利用了不同的粒子种类，将多个不同种类的带电粒子束流合并在一起，由于粒子种类不同，同样实现了粒子的偏转半径不同。通过以上方法解决了同种类同能量粒子由于偏转半径相同而不能合并束流的长期以来的疑难问题。附图说明图1本技术的偏转磁铁应用方式及结构示意图；图2本技术的偏转磁铁设备结构示意图；图3本技术的偏转磁铁隐藏部分部件后设备结构示意图；图4本技术的偏转磁铁隐藏励磁线圈后设备结构示意图；图5本技术的偏转磁铁隐藏磁回路部件后设备结构示意图；附图标记：1.主磁极，2.主线圈，3.导向磁极A，4.导向线圈A，5.导向磁极B，6.导向线圈B，7.导向磁极C，8.导向线圈C，9.上下磁轭，10.侧面磁轭A，11.侧面磁轭B。具体实施方式下面结合附图对本技术做出进一步的解释：本技术设计原理1、实现同种粒子不同偏转半径必须是能量不同：正常情况下几条束流线假如粒子的种类和能量(粒子的速度)完全一样，通过同一个偏转磁铁的时候，它们的偏转半径是一样的，当它们从不同方向通过同一个偏转磁铁时不可能偏转到同一条束流线上，若要把几条束流线合并在一起，必须是不同的偏转半径，这就意味着如果是同一种粒子，必须是不同的能量。本技术巧妙地将同种粒子的能量分开，利用了不同的能量段，将三个不同能量的同种带电粒子束流合并在一起，由于能量不同，粒子的偏转半径不同，当它本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒子加速器束流偏转磁铁，其特征在于：包括构成主磁场和导向磁场部件的主磁极（1）、主线圈（2）、导向磁极A（3）、导向线圈A（4）、导向磁极B（5）、导向线圈B（6）、导向磁极C（7）、导向线圈C（8）、上下磁轭（9）、侧面磁轭A（10）、侧面磁轭B（11）、以及多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流，该多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流从不同方向进入该偏转磁铁，经过该偏转磁铁后，合并为拥有相同轨迹和方向的一条束流；所述导向磁极A（3）和导向线圈A（4）、导向磁极B（5）和导向线圈B（6）、导向磁极C（7）导向线圈C（8）分别位于多条束流入口处并且各个导向磁极之间的位置和方向起到一定的束流导向作用；所述主磁极（1）接续布设在各个导向磁极的束流出口端；所述的上下磁轭（9）、侧面磁轭A（10）、侧面磁轭B（11）将各个导向磁极和主磁极包围其中；所述线圈套在磁极外，与相邻磁极或磁轭固定；所述主磁极（1）和主线圈（2）、各个导向磁极以及导向线圈上下成对使用，每对上下磁极中间有一定的间隙，该间隙内安装真空管道，束流可从真空管道内的真空环境通过。/n

【技术特征摘要】
1.一种粒子加速器束流偏转磁铁，其特征在于：包括构成主磁场和导向磁场部件的主磁极（1）、主线圈（2）、导向磁极A（3）、导向线圈A（4）、导向磁极B（5）、导向线圈B（6）、导向磁极C（7）、导向线圈C（8）、上下磁轭（9）、侧面磁轭A（10）、侧面磁轭B（11）、以及多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流，该多条能量或粒子种类有适当差别的带电粒子束流从不同方向进入该偏转磁铁，经过该偏转磁铁后，合并为拥有相同轨迹和方向的一条束流；所述导向磁极A（3）和导向线圈A（4）、导向磁极B（5）和导向线圈B（6）、导向磁极C（7）导向线圈C（8）分别位于多条束流入口处并且各个导向磁极之间的位置和方向起到一定的束流导向作用；所述主磁极（1）接续布设在各个导向磁极的束流出口端；所述的上下磁轭（9）、侧面磁轭A（10）、侧面磁轭B（11）将各个导向磁极和主磁极包围其中；所述线圈套在磁极外，与相邻磁极或磁轭固定；所述主磁极（1）和主线圈（2）、各个导向磁极以及导向线圈上下成对使用，每对上下磁极中间有一定的间隙，该间隙内安装真空管道，束流可从真空管道内的真空环境通过。


2.如权利要求1所述一种粒子加速器束流偏转磁铁，其特征在于：所述主磁极对应束流入口位置可根据待合并束流数量分成几段，每条束流进入主磁极区域的方向与对应主磁极入口大致垂直；所述导向磁极对数与最大待合并束流条数相同。


3.如权利要求1所述一种粒子加速器束流偏转磁铁，其特征在于：该加速器束流合并偏转磁铁是束流偏转磁场与束流导向磁场有效的组合方式：所述主线圈（2）通电产生励磁电流，励磁电流产生磁场，主磁极（1）、上下磁轭（9）、侧面磁轭A（10）和侧面磁轭B（11）构成磁回路，该磁回路...

【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：新型
国别省市：北京;11