一种回旋加速器强流束脉冲化方法和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强流束脉冲化方法和装置，该装置包括沿着离子源到加速器方向，布设在加速器束流注入线上的束流切割器A、束流切割器B、以及布设在加速器束流引出口的剥离膜，该布设在加速器束流引出口的剥离膜，在同一个时刻剥离掉n圈重叠的脉冲束流；该方法包括：当束流切割器A的一个周期内的n+m圈束团有4*n个高频周期的束团进入切割器B时，利用束流切割器B实现在一个脉冲周期中，有n个高频周期的束团能够通过，剩下n*3个高频周期的束团则无法通过；在剥离膜处实现n圈的脉冲束流的重叠，使得剥离膜一次性剥离n圈重叠的脉冲束流负氢束团，提高束流流强n倍。本发明专利技术最终实现了峰值流强脉冲束流，相比现有技术流强提高了将近20倍。高了将近20倍。高了将近20倍。

【技术实现步骤摘要】
一种回旋加速器强流束脉冲化方法和装置


[0001]本专利技术属于加速器
，尤其涉及一种回旋加速器强流束脉冲化方法和装置。

技术介绍

[0002]基于100MeV强流质子回旋加速器是国际上第1个在100MeV能区的剥离引出类型回旋加速器上开展的实现MHz量级重复频率的束流脉冲化技术研究，这种基于超短时间峰值流强脉冲束在核数据测量、核物理试验等研究等领域均有非常重要的应用。其中基于加速器的质子照相技术因质子加速器的多脉冲能力和质子束分离技术能够提供多个时刻、多个方向的三维动态过程图像，从而实现对研究目标的动态变化过程的实时连续成像。
[0003]实现超短时间峰值流强脉冲束的难点在于：既要实现超短时间的脉冲束流又要使得这种脉冲流强是峰值流强或高流强。现有技术只能实现普通流强的脉冲束流但不能实现高流强的脉冲束流，原因之一是现有技术通过在引出区引出单圈束流来实现束流脉冲化、而单圈束流流强会受到限制，无法得到流强增强的脉冲束流；原因之二是现有技术采用一个束流切割器实现脉冲束流，一个切割器只能控制加速器的每一圈束流在某一高频周期内有束流、而其他周期没有束流，从而形成微脉冲束流，但不能控制加速器在连续的n+m圈内，n圈有束流，m圈无束流，因此无法形成宏脉冲。第三，由于现有技术的脉冲束流在圈和圈之间是连续的，即使采用圈重叠引出的方法，但由于前后两次达到圈重叠的间隔时间太短，因此造成引出间隔时间间隔太短，从而不能形成脉冲束流。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提出一种回旋加速器强流束脉冲化方法和装置，目的在于解决现有技术只能实现普通流强的脉冲束流但不能实现高流强的脉冲束流的问题。
[0005]本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：
[0006]一种回旋加速器强流束脉冲化装置，该装置包括沿着离子源到加速器方向，布设在加速器束流注入线上的束流切割器A、束流切割器B、以及布设在加速器束流引出口的剥离膜，其特点是：该布设在加速器束流引出口的剥离膜，在同一个时刻能够剥离掉n圈重叠的脉冲束流，所述脉冲束流是指通过束流切割器A，使得加速器中连续n圈有束流，连续m圈无束流；通过束流切割器B，使得n圈每一圈的多个高频周期中，其中1个高频周期有束流，其它高频周期没有束流；当束流切割器工作时，分别在束流切割器A和切割器B的切割板两级加扫描电压，束流切割器A两端的扫描电压为方波信号，束流切割器B两端的扫描电压为正弦信号。
[0007]进一步地，所述切割器A实现在脉冲束的周期T
chopperA
中，假设T1时间内m圈束团无法进入加速器轨道，剩下的T2时间内有n圈的束团可以进入加速器轨道，所述脉冲束的周期T
chopperA
包括m+n圈束团，具体为：束流通过切割器A中心时，在方波高电平时束流发生偏转，
导致束流无法穿过切割孔；在方波低电平时，束流会自由通过切割板和切割孔向后传输，通过切割孔的束流形成脉冲束。
[0008]进一步地，所述切割器A的脉冲束周期T
chopperA
与切割器A的方波周期一致，如果加速器为四次谐波加速器，则束流在回旋加速器转一圈的周期T
c
是高频周期T
RF
的4倍，则存在脉冲束周期T
chopperA
与高频周期的关系：脉冲束的周期T
chopperA
＝Tc*(m+n)，T
chopperA
＝4*T
RF
*(n+m)。
[0009]进一步地，所述切割器B，在一个正弦波的扫描切割周期内，束流在去程和回程的两次零电压处经过切割孔，所述两次零电压处为0度和180度的电压处；其它时间内束流被后面的选择狭缝切掉，因此，在切割器B的一个扫描周期T
chopperB
内会产生2个束流脉冲，在切割器B的前半个周期内，其0度的电压处会产生1个束流脉冲，在切割器B的后半个周期内，其180度的电压处会产生1个束流脉冲，通过选择合适的狭缝宽度，可得到所需脉冲宽度的脉冲束。
[0010]进一步地，切割器B的1个扫描周期T
chopperB
对应束流在回旋加速器转一圈的周期T
c
的2倍，束流在回旋加速器转一圈的周期T
c
是高频周期T
RF
的4倍，所以切割器B的一个扫描电压周期为T
chopperB
＝8*T
RF
，切割器B的半个扫描周期T
chopperB
是高频周期的4倍，为T
chopperB
/2＝4*T
RF
。
[0011]进一步地，切割器B的前半个周期内只允许1个处于0度电压处的高频周期内的束团通过，另外3个非0度电压处的高频周期内的束团被切割掉；切割器B的后半个周期内只允许1个处于180度电压处的高频周期的束团通过，另外3个非180度电压处的高频周期内的束团被切割掉。
[0012]进一步地，切割器A的一个脉冲束的周期T
chopperA
中有n圈的束团允许通过，该n圈束团在切割器A中意味着n*4个高频周期T
RF
内的束团允许通过；当切割器A的n圈的束团进入切割器B时，意味着1圈束团在切割器B中只允许1个高频周期内的束团通过，而n圈的束团在切割器B中只允许n个高频周期T
RF
的束团通过。
[0013]一种回旋加速器强流束脉冲化方法，其特点是，该方法包以下步骤：
[0014]步骤一、设定束流切割器A两端的扫描电压为方波信号，束流切割器B两端的扫描电压为正弦信号；
[0015]步骤二：利用束流切割器A实现在1个脉冲束的周期T
chopperA
中有n圈的束团可以进入加速器轨道，剩下m圈束团则无法进入加速器轨道；其中每圈束团对应4个高频周期，则束流切割器A对于一个脉冲束周期中，有4*n个高频周期的束团能够通过；
[0016]步骤三：当束流切割器A的4*n个高频周期的束团进入切割器B时，利用束流切割器B实现在一个扫描周期T
chopperB
中，有n个高频周期的束团能够通过，剩下n*3个高频周期的束团则无法进入加速器轨道，即在一个脉冲周期中，有n个高频周期的束团能够通过，剩下n*3个高频周期的束团则无法进入加速器轨道；
[0017]步骤四：在剥离膜处实现n圈的脉冲束流的重叠，使得剥离膜一次性剥离n圈重叠的脉冲束流负氢束团，提高束流流强n倍。
[0018]进一步地，所述步骤六具体过程如下：
[0019]1)设定加速器引出区的圈重叠圈数n，该圈重叠圈数n的大小既不影响粒子加速的状态、又适合尽量多的引出多圈重叠束流；
[0020]2)选择剥离膜的宽度为刚好覆盖n圈重叠束团的宽度；
[0021]3)剥离膜一次性剥离掉该n圈重叠束团的负氢粒子；
[0022]4)该n圈重叠束团中的每个负氢粒子在剥离掉两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回旋加速器强流束脉冲化装置，该装置包括沿着离子源到加速器方向，布设在加速器束流注入线上的束流切割器A、束流切割器B、以及布设在加速器束流引出口的剥离膜，其特征在于：该布设在加速器束流引出口的剥离膜，在同一个时刻能够剥离掉n圈重叠的脉冲束流，所述脉冲束流是指通过束流切割器A，使得加速器中连续n圈有束流，连续m圈无束流；通过束流切割器B，使得n圈每一圈的多个高频周期中，其中1个高频周期有束流，其它高频周期没有束流；当束流切割器工作时，分别在束流切割器A和切割器B的切割板两级加扫描电压，束流切割器A两端的扫描电压为方波信号，束流切割器B两端的扫描电压为正弦信号。2.根据权利要求1所述一种回旋加速器强流束脉冲化装置，其特征在于：所述切割器A实现在脉冲束的周期T
chopperA
中，假设T1时间内m圈束团无法进入加速器轨道，剩下的T2时间内有n圈的束团可以进入加速器轨道，所述脉冲束的周期T
chopperA
包括m+n圈束团，具体为：束流通过切割器A中心时，在方波高电平时束流发生偏转，导致束流无法穿过切割孔；在方波低电平时，束流会自由通过切割板和切割孔向后传输，通过切割孔的束流形成脉冲束。3.根据权利要求2所述一种回旋加速器强流束脉冲化装置，其特征在于：所述切割器A的脉冲束周期T
chopperA
与切割器A的方波周期一致，如果加速器为四次谐波加速器，则束流在回旋加速器转一圈的周期T
c
是高频周期T
RF
的4倍，则存在脉冲束周期T
chopperA
与高频周期的关系：脉冲束的周期T
chopperA
＝Tc*(m+n)，T
chopperA
＝4*T
RF
*(n+m)。4.根据权利要求1所述一种回旋加速器强流束脉冲化装置，其特征在于：所述切割器B，在一个正弦波的扫描切割周期内，束流在去程和回程的两次零电压处经过切割孔，所述两次零电压处为0度和180度的电压处；其它时间内束流被后面的选择狭缝切掉，因此，在切割器B的一个扫描周期T
chopperB
内会产生2个束流脉冲，在切割器B的前半个周期内，其0度的电压处会产生1个束流脉冲，在切割器B的后半个周期内，其180度的电压处会产生1个束流脉冲，通过选择合适的狭缝宽度，可得到所需脉冲宽度的脉冲束。5.根据权利要求4所述一种回旋加速器强流束脉冲化装置，其特征在于：切割器B的1个扫描周期T
chopperB
对应束流在回旋加速器转一圈的周期T
c
的2倍，束流在回旋加速器转一圈的周期T
c
是高频周期T
RF
的4倍，所以切割器B的一个扫描电压周期为T
chopperB
＝8*T
RF
，切割器B的半个扫描周期T
chopperB

【专利技术属性】
技术研发人员：张天爵，殷治国，牟雪儿，付伟，储智超，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：