一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法及装置，其包括：由第一轴向磁体、第二轴向磁体和径向磁体构成离子源磁体，离子源整体内半径为R0；第一轴向磁体与第二轴向磁体为相反的磁化方向，采用不同半径大小和采用不同轴向厚度并能提供轴向磁场的磁环构成第一轴向磁体，以及第二轴向磁体；将第一轴向磁体和第二轴向磁体按照轴向厚度分割成多组；将第一轴向磁体和第二轴向磁体按照径向厚度分割成多组；径向磁体采用三种周向磁块数量的HALBACH结构，并按照轴向厚度分割成多组；对径向磁体、第一轴向磁体和第二轴向磁体均沿角向分割为12的n倍个磁块；根据离子源性能需求，将第一轴向磁体和第二轴向磁体以及三种周向磁块数量径向磁体，根据轴向厚度d和径向厚度r的n倍排列组合构成一台完整的离子源磁体。的n倍排列组合构成一台完整的离子源磁体。的n倍排列组合构成一台完整的离子源磁体。

【技术实现步骤摘要】
一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种离子加速器离子源
，特别是关于一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法及装置。

技术介绍

[0002]传统全永磁离子源在研发时，需要根据性能设计对应的磁场，再根据所需磁场设计对应的磁环机械规格，再根据机械图纸进行后续的采购生产加工等步骤。使用这种传统研发思路虽然也能成功研制出所需性能的离子源，但是每台离子源的研发都需要重新设计并计算制造，这也造成了研发资源的浪费。如果能将离子源分解为不同种类的模块，在生产时只生产模块，再根据所需离子源的性能要求将不同规格的模块组装成为一台完整的离子源磁体，则从研发生产到成品的时间成本和经济成本都将大大降低。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法及装置，其解决了全永磁电子回旋共振离子源研发制造过程中“一台离子源一种设计，一台离子源一种规格”的问题，并降低成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法，其包括：由第一轴向磁体、第二轴向磁体和径向磁体构成离子源磁体，且径向磁体位于第一轴向磁体与第二轴向磁体之间，离子源整体内半径为R0；第一轴向磁体与第二轴向磁体为相反的磁化方向，采用不同半径大小、不同轴向厚度并能提供轴向磁场的磁环组合构成第一轴向磁体，以及第二轴向磁体；将第一轴向磁体和第二轴向磁体按照轴向厚度分割成多组，分割的组数为轴向厚度d的n倍，其中n为整数；径向磁体采用三种周向磁块数量的HALBACH结构，并按照轴向厚度分割成多组，分割的组数为轴向厚度d的n倍；对径向磁体、第一轴向磁体和第二轴向磁体均沿角向分割为12的n倍个磁块；根据离子源性能需求，将第一轴向磁体和第二轴向磁体以及径向磁体，根据轴向厚度d的n倍排列组合构成一台完整的离子源磁体。
[0005]进一步，第一轴向磁体a和第二轴向磁体b分别根据半径进行设置；第一轴向磁体a和第二轴向磁体b对应的半径分别为R0+r,R0+2r以及R0+3r，r为磁环的径向厚度。
[0006]进一步，径向磁体c采用的三种周向磁块数量分别为为12块、24块或36块。
[0007]进一步，提供轴向磁场的磁环按照轴向厚度d≤50mm进行分割，则轴向磁铁的轴向厚度为d的倍数。
[0008]进一步，提供轴向磁场的磁环按照径向厚度r≤50mm进行分割，则轴向磁铁的径向厚度为r的倍数。
[0009]进一步，离子源整体内半径为：50mm≥R0≥20mm。
[0010]进一步，对于轻离子以及低电荷态多离子，则磁体外径为R0+50mm；对于从轻离子到较重的离子以及中等及较高电荷态离子，选择磁体外径为R0+50+50mm；对于重离子的高
电荷态离子，选择磁体外径为R0+50+50+50mm。
[0011]一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化装置，其包括：第一轴向磁体、第二轴向磁体和径向磁体；由第一轴向磁体、第二轴向磁体和径向磁体构成离子源磁体，且径向磁体位于第一轴向磁体与第二轴向磁体之间；第一轴向磁体与第二轴向磁体为相反的磁化方向，采用不同半径大小、不同轴向厚度并能提供轴向磁场的磁环组合构成第一轴向磁体，以及第二轴向磁体；第一轴向磁体和第二轴向磁体按照轴向厚度分割成多组，分割的组数为轴向厚度d的n倍，其中n为整数；径向磁体采用三种周向磁块数量的HALBACH结构，并按照轴向厚度分割成多组，分割的组数为轴向厚度d的n倍；对径向磁体、第一轴向磁体和第二轴向磁体均沿角向分割为12的n倍个磁块；根据离子源性能需求，将第一轴向磁体和第二轴向磁体以及径向磁体，根据轴向厚度d的n倍排列组合构成一台完整的离子源磁体。
[0012]进一步，提供轴向磁场的磁环按照轴向厚度d≤50mm进行分割，则轴向磁铁的轴向厚度为d的倍数。
[0013]进一步，提供轴向磁场的磁环按照径向厚度r≤50mm进行分割，则轴向磁铁的径向厚度为r的倍数。
[0014]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0015]1、本专利技术可以简化不同性能离子源的设计流程，将不同性能的离子源磁体分割为标准的模块，通过模块的排列组合即可形成一台完整的离子源磁体。
[0016]2、本专利技术采用的模块化设计尤其适用于商品化大批量生产，只需生产标准化的模块和子模块，可以大大的降低研发成本。
[0017]3、本专利技术制作的离子源适用于从2.45GHz
‑
18GHz的全永磁电子回旋共振离子源，适用于诸如离子线肿瘤治疗、材料辐照等大多数离子加速器。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一实施例中离子源结构示意图；
[0019]图2a是本专利技术一实施例中第一轴向磁体单组径向排列示意图；
[0020]图2b是本专利技术一实施例中第一轴向磁体单组轴向剖面示意图；
[0021]图3是本专利技术一实施例中第二轴向磁体单组径向排列示意图；
[0022]图4a是本专利技术一实施例中第一轴向磁体径向双组排列示意图；
[0023]图4b是本专利技术一实施例中第一轴向磁体轴向单组、径向双组排列剖面示意图；
[0024]图4c是本专利技术一实施例中第一轴向磁体轴向双组、径向双组排列剖面示意图；
[0025]图5是本专利技术一实施例中第二轴向磁体径向双组排列示意图；
[0026]图6a是本专利技术一实施例中第一轴向磁体径向三组排列示意图；
[0027]图6b是本专利技术一实施例中第一轴向磁体轴向单组、径向三组排列剖面示意图；
[0028]图6c是本专利技术一实施例中第一轴向磁体轴向双组、径向三组排列剖面示意图；
[0029]图6d是本专利技术一实施例中第一轴向磁体轴向三组、径向三组排列剖面示意图；
[0030]图7是本专利技术一实施例中第二轴向磁体径向三组排列示意图，该第二轴向磁体可按照图6b、6c、6d的形式进行组合；
[0031]图8a是本专利技术一实施例中径向磁体轴向三组排列剖面示意图；
[0032]图8b是本专利技术一实施例中径向磁体径向排列示意图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0035]为了解决全永磁电子回旋共振离子源研发制造过程中“一台离子源一种设计，一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法，其特征在于，包括：由第一轴向磁体、第二轴向磁体和径向磁体构成离子源磁体，且径向磁体位于第一轴向磁体与第二轴向磁体之间，离子源整体内半径为R0；第一轴向磁体与第二轴向磁体为相反的磁化方向，采用不同半径大小、不同轴向厚度并能提供轴向磁场的磁环组合构成第一轴向磁体，以及第二轴向磁体；将第一轴向磁体和第二轴向磁体按照轴向厚度分割成多组，分割的组数为轴向厚度d的n倍，其中n为整数；径向磁体采用三种周向磁块数量的HALBACH结构，并按照轴向厚度分割成多组，分割的组数为轴向厚度d的n倍；对径向磁体、第一轴向磁体和第二轴向磁体均沿角向分割为12的n倍个磁块；根据离子源性能需求，将第一轴向磁体和第二轴向磁体以及径向磁体，根据轴向厚度d的n倍排列组合构成一台完整的离子源磁体。2.如权利要求1所述全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法，其特征在于，第一轴向磁体a和第二轴向磁体b分别根据半径进行设置；第一轴向磁体a和第二轴向磁体b对应的半径分别为R0+r,R0+2r以及R0+3r，r为磁环的径向厚度。3.如权利要求1所述全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法，其特征在于，径向磁体c采用的三种周向磁块数量分别为为12块、24块或36块。4.如权利要求1所述全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法，其特征在于，提供轴向磁场的磁环按照轴向厚度d≤50mm进行分割，则轴向磁铁的轴向厚度为d的倍数。5.如权利要求1所述全永磁电子回旋共振离子源的模块化方法，其特征在于，提供轴向磁场的磁环按照径向厚度r≤50mm进行分割，则轴向磁铁的径向厚度为r的倍数。6.如权利要求1所述全永磁电子回旋共振离...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙良亭，李家庆，张雪珍，曹云，王辉，赵红卫，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：