一种用于引出极弱粒子束的散射器制造技术

本发明专利技术提供一种用于引出极弱粒子束的散射器，包括一转动结构，由一转动体与一转动主轴构成，转动体外侧引出有数根散射针，转动体设于转动主轴中部，在转动主轴上靠近转动体两侧设有磁流体；一真空腔，真空腔由两块密封板构成，本发明专利技术采用旋转切束散射模式，替代了传统的散射棒插入的散射模式，在运行时无需出现急加速、急减速的状态，只需以一定转速做旋转运动即可完成预定效果，大幅降低了设备的生产制造成本，且在实验准备阶段中的计算、分析难度大大降低，旋转式的结构设计也能避免主体结构在竖直方向过大，重心偏低，运行过程中更加稳定，且有利于后期的维护与安装。且有利于后期的维护与安装。且有利于后期的维护与安装。

【技术实现步骤摘要】
一种用于引出极弱粒子束的散射器


[0001]本专利技术涉及RCS环形加速器
，具体涉及一种用于引出极弱粒子束的散射器。

技术介绍

[0002]引出极弱粒子的散射器应用在现有环形加速器(RCS)中，从RCS环上引出高频率的弱束流。散射器是一种机械式斩波器，属于旋转机械类设备，转动体类似于带宽斩波器转盘，转盘伸出一根细长散射针(散射膜)插入RCS上的质子束流，散射针在特定时间内旋转扫过束流，通过散射的方式改变粒子运动方向，从而引出极弱粒子束流。
[0003]引出极弱粒子的器件目前只在国外的一些科研机构上应用，而对于国外的应用采用的是快速线性运动的散射棒的形式引出极弱粒子。
[0004]这种快速运动的散射棒的设备由线性电磁驱动组件、主体、真空隔离系统等组件组成。线性电磁驱动组件是使插入束流中的轴上下运动确保引出极弱粒子，主体是提供设备支撑,真空隔离系统是将设备和加速器真空分离。同时因为轴需要一直的做快速上下往复运动，插入束流中，并且插入的准确时间、位置也必须可控，因此其轴的刚度需要非常好。但轴在轴承中并非完美的约束会受其质量、外形和材料的特性的限制，从而导致轴在快速的加速和减速运行过程中产生形变和振动。同时选用的驱动电机需要非常大的加速度、并且其控制系统也需要非常精确。从而导致了其成本高，研发难度也较大。
[0005]引出极弱粒子的器件是CSNS规划建设的高能质子束实验站的关键，虽然快速运动的散射棒设备也能引出极弱粒子但其结构复杂，加工成本高。
[0006]因为快速运动的散射棒的设备的上下轴需要高频率的上下往复运动与散裂中子源打靶频率一致(25Hz)，特殊情况下提高到50Hz因此在此加速和减速过程中会对设备产生巨大的冲击产生震动不利于设备的长期稳定运行。之所以下轴需要高频率的上下往复运动是因为由于质子束功率较大，极大能量沉积会导致设备器件损毁，因此器件通常不能长时间放置在束流流经路径上。
[0007]其次，对轴的选材和加工要求也高，因为轴在快速的加速和减速运行过程中会产生形变和振动，为了尽可能减少形变和振动因此轴的材料需要更好的强度和加工性能同时也要有更好的加工精度，从而也提高了成本。
[0008]最后，对于快速运动的散射棒的设备而言，因为其运动方式的缘故决定了其主体结构在竖直方向会大，同时其重心偏高会出现头重脚轻的情况，不利于后期安装和维护。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于引出极弱粒子束的散射器。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种用于引出极弱粒子束的散射器，包括：
[0012]转动结构，用于以转动的方式在粒子束边缘部分切束，并通过几何效应引出弱质子束，所述转动结构包括一转动体，所述转动体外侧引出有数根散射针，所述转动结构还包括转动主轴，所述转动体设于所述转动主轴中部，并由所述转动主轴带动转动，且在所述转动主轴上，靠近所述转动体两侧还设有两组磁流体，所述转动主轴一端设有一真空驱动电机，另一端与一线束引出结构连接；
[0013]真空腔，用于为所述转动结构提供真空的工作环境，所述真空腔由两块密封板构成，所述密封板对应所述转动主轴处开设有主轴安装孔，所述转动主轴穿设于所述主轴安装孔内，且位于所述密封板外侧对应所述真空驱动电机处设有一电机真空舱，所述真空驱动电机设于所述电机真空舱内，且所述电机真空舱与所述主轴安装孔相配合密封装配。
[0014]在本专利技术中，所述转动体内部对应所述散射针处开设有中空的第一线束通道，且所述转动主轴内部，靠近所述线束引出结构一端设有第二线束通道，所述第一线束通道与所述第二线束通道连通。
[0015]进一步的，所述散射针与所述转动体连接一端电性连接有线束，所述线束穿设于所述第一线束通道以及第二线束通道中，经由所述线束引出结构与外置设备连接。
[0016]更进一步的，所述线束引出结构包括一滑环，所述线束与所述滑环连接，且所述滑环跟随所述线束转动，所述线束引出结构设于一线束密封舱内。
[0017]在本专利技术中，所述真空驱动电机采用直驱式无框电机，且其转子与所述转动主轴直接连接。
[0018]在本专利技术中，所述散射针与所述转动体间还设有一微型电缸，据以通过所述微型电缸调整所述散射针的伸出长度。
[0019]在本专利技术中，所述散射针采用圆锥针状结构。
[0020]进一步的，所述散射针伸出长度需控制在能够保证所述散射针边缘距离高质子束流中心35
‑
85
㎜
范围内。
[0021]在本专利技术中，所述密封板位于所述主轴安装孔下方还设有粒子束线通孔，所述散射针与所述粒子束线通孔相配合，据以对通过所述粒子束线通孔的粒子束进行切束动作。
[0022]在本专利技术中，所述散射器上还设有振动传感器、光电传感器以及温度传感器，具以监测设备运行状态。
[0023]相较于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术采用旋转切束散射模式，替代了传统的散射棒插入的散射模式，在运行时无需出现急加速、急减速的状态，只需以一定转速做旋转运动即可完成预定效果，大幅降低了设备的生产制造成本，且在实验准备阶段中的计算、分析难度大大降低，旋转式的结构设计也能避免主体结构在竖直方向过大，重心偏低，运行过程中更加稳定，且有利于后期的维护与安装。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术提供的一种用于引出极弱粒子束的散射器的整体结构图；
[0027]图2为所述用于引出极弱粒子束的散射器的另一角度整体结构图；
[0028]图3为所述用于引出极弱粒子束的散射器的整体结构正视图；
[0029]图4为所述用于引出极弱粒子束的散射器的部分结构爆炸图；
[0030]图5为所述用于引出极弱粒子束的散射器的另一角度部分结构爆炸图；
[0031]图6为所述用于引出极弱粒子束的散射器的第三角度部分结构爆炸图；
[0032]图7为所述用于引出极弱粒子束的散射器的结构剖面图。
[0033]附图标记说明如下：
[0034]1、转动体；11、第一线束通道；2、散射针；3、转动主轴；31、第二线束通道；4、磁流体；5、真空驱动电机；6、线束引出结构；61、滑环；62、线束密封舱；7、真空腔；71、密封板；711、主轴安装孔；712、粒子束线通孔；8、电机真空舱。
具体实施方式
[0035]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于引出极弱粒子束的散射器，其特征在于，包括：转动结构，用于以转动的方式在粒子束边缘部分切束，并通过几何效应引出弱质子束，所述转动结构包括一转动体，所述转动体外侧引出有数根散射针，所述转动结构还包括转动主轴，所述转动体设于所述转动主轴中部，并由所述转动主轴带动转动，且在所述转动主轴上，靠近所述转动体两侧还设有两组磁流体，所述转动主轴一端设有一真空驱动电机，另一端与一线束引出结构连接；真空腔，用于为所述转动结构提供真空的工作环境，所述真空腔由两块密封板构成，所述密封板对应所述转动主轴处开设有主轴安装孔，所述转动主轴穿过所述主轴安装孔，且位于所述密封板外侧对应所述真空驱动电机处设有一电机真空舱，所述真空驱动电机设于所述电机真空舱内，且所述电机真空舱与所述主轴安装孔相配合密封装配。2.根据权利要求1所述的一种用于引出极弱粒子束的散射器，其特征在于，所述转动体内部对应所述散射针处开设有中空的第一线束通道，且所述转动主轴内部，靠近所述线束引出结构一端设有第二线束通道，所述第一线束通道与所述第二线束通道连通。3.根据权利要求2所述的一种用于引出极弱粒子束的散射器，其特征在于，所述散射针与所述转动体连接一端电性连接有线束，所述线束穿设于所述第一线束通道以及第二线束通道中，经由所述线束引出结构与外置设备连接。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，敬罕涛，蔡伟亮，于永积，张清，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：