一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构制造技术

本发明专利技术公开了一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构，其特点是：该镶条结构在设计阶段进行预垫补，预垫补在磁极侧面上进行、且预垫补后镶条尾部区域的侧面和磁极侧面平行、且镶条尾部区域的宽度和镶条尾部的厚度是此消彼长的关系，镶条尾部的厚度以不超过磁极上表面为准；该镶条结构在加工阶段通过改变镶条的高度调节磁场的大小；该镶条结构的宽度可调，且宽度不超过设定范围，通过改变设定范围内镶条的宽度，改变镶条在高度方向的垫补变化量。本发明专利技术在高度方向垫补使磁极尾部无需再角向展宽来提高平均磁场，为谷区的高频加速腔节约了空间。本发明专利技术由于镶条的角宽度在设计阶段就已经固化，高频加速腔可以同步进行设计与加工。设计与加工。设计与加工。

【技术实现步骤摘要】
一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构
[0001]本专利技术属于小型回旋加速器
，尤其涉及一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构。

技术介绍

[0002]桌面型回旋加速器主磁铁设计的难点是：桌面型回旋加速器和同等能量的传统回旋加速器相比，直径缩小到同等能量传统回旋加速器的五分之三、高度缩小到同等能量传统的近二分之一；同时，桌面型回旋加速器的平均磁场要比常规加速器的平均磁场高很多，平均磁场相比传统加速器高很多的原因是：在束流磁刚度相同的情况下，回旋加速器半径越小，则所需的磁场通量密度越高。桌面型回旋加速器的半径比传统回旋加速器小20～30％，也就意味着桌面型回旋加速器的平均磁场较高。由于桌面型回旋加速器体积小且平均磁场高很多，给主磁铁的设计带来了难度。
[0003]由于桌面型回旋加速器平均磁场高了很多，则磁极张角就必然加大。磁极张角加大的情况下再采用传统的磁场垫补方式就不适用了。传统的镶条在靠近大半径处区域的角宽度大于磁极的角宽度，通过修磁极的侧边曲线来调整镶条的角宽度，从而实现磁场的改变。由于桌面型回旋加速器平均磁场高了很多，大半径处的镶条角宽度相比传统加速器也大了很多，相比传统加速器，要更多地占用磁极两侧的空间，这就使得桌面型回旋加速器高频腔的安装空间非常紧张、甚至挤占高频腔的安装空间；还由于传统方法的镶条的角宽度尺寸决定了高频加速腔的尺寸，所以需要垫补完成后才可以完全确定高频腔的尺寸，以避免高频腔安装不下去的问题。修磁极的侧边曲线还有加工量大，加工周期长的问题。

技术实现思路

>[0004]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提出一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构，第一目的在于解决桌面面型回旋加速器相比传统加速器，镶条在大半径处要更多地占用磁极两侧空间，使得高频腔的安装空间非常紧张、甚至挤占高频腔的安装空间的问题；第二目的在于解决传统方法需要垫补完成后才可以完全确定高频腔的尺寸，以避免高频腔安装不下去，从而导致施工周期长的问题。
[0005]本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：
[0006]一种通过轴向垫补调节磁场的桌面回旋加速器镶条结构，其特点是：该镶条结构在设计阶段进行预垫补，预垫补在磁极侧面上进行、且预垫补后镶条尾部区域的侧面和磁极侧面平行、且镶条尾部区域的宽度和镶条尾部的厚度是此消彼长的关系，镶条尾部的厚度以不超过磁极上表面为准；该镶条结构在加工阶段通过改变镶条的高度调节磁场的大小；该镶条结构的宽度可调，且宽度不超过设定范围，通过改变设定范围内镶条的宽度，改变镶条在高度方向的垫补变化量。
[0007]进一步地，该镶条结构切割后其上表面和外侧面均为曲面、曲面贯穿镶条的小半径到大半径；该预垫补后的外侧面曲面实现了设计阶段预调节磁场的任务、为一次性调节磁场的曲面；该加工后的上表面曲面实现了设计阶段剩余的调节磁场任务、为在加工现场
切割多次进行磁场调节的曲面；该上表面曲面的高度不超过磁极的上表面的高度，通过多次改变各个半径处的镶条上表面的高度，调节磁场的大小、直至完成镶条的垫补任务。
[0008]进一步地，所述镶条尾部区域优选但不限于距离大半径5
‑
10厘米的区域。
[0009]进一步地，所述不超过设定范围，既是不超过总的宽度范围，该总的宽度范围既是当前半径上镶条的宽度加上磁极宽度的总宽度范围，该总宽度是设定的宽度。
[0010]进一步地，所述镶条结构单侧布设在磁极的侧面。
[0011]进一步地，所述通过改变镶条的宽度改变镶条在高度方向的垫补变化量，既是：在镶条宽度和磁极宽度总宽度不变的条件下，当需要垫补灵敏度相对大时，则加宽镶条的宽度而缩小磁极的宽度，当需要垫补灵敏度相对小时，则缩小镶条的宽度而加大磁极的宽度；所述垫补灵敏度就是在镶条高度方向切同等厚度时的垫补量引起的磁场变化量；
[0012]进一步地，所述设计阶段预垫补就是在计算机里面计算磁场，根据当前磁铁的规律，计算出哪个地方的磁场强就把哪个地方的镶条宽度变窄；所述磁场强的地方就是比等时性磁场强的地方。
[0013]本专利技术的优点效果
[0014]1、本专利技术由于镶条的角宽度在设计阶段就已经固化，高频加速腔可以同步进行设计与加工，从设计上避免了镶条与高频腔安装空间相互干扰的问题。
[0015]2、本专利技术在高度方向垫补使磁极尾部无需再角向展宽来提高平均磁场，为谷区的高频加速腔节约了空间。
[0016]3、本专利技术在在设计阶段就可以通过模拟计算对镶条侧边进行预先垫补，磁场测量垫补阶段再对镶条进行轴向垫补，减少了垫补量和垫补次数。
[0017]4、本专利技术在在设计阶段，该镶条的宽度还可以根据需求自由选择，以获得不同的垫补量。
附图说明
[0018]图1为本专利技术双曲面切割镶条布局示意图；
[0019]图2为本专利技术预垫补和高度方向垫补示意图；
具体实施方式
[0020]本专利技术设计原理：
[0021]一、本专利技术设计难点：
[0022]难点在于既要兼顾节省空间又要兼顾减小差异还要兼顾减小切割次数、在三者之间找到一个平衡点。所述节省空间就是节省磁极的角向空间，所述减小差异就是减小镶条顶部的切割曲面最高点到磁极平面的距离和最低点到磁极平面距离，所述减小切割次数就是减少垫补的次数。如果为了节省磁极的角向空间，把镶条侧垫补全部搬到镶条顶部，这样镶条顶部曲面的凹凸程度相对很大，假设凸起的地方距离磁极表面2毫米，凹陷的地方距离磁极表面2厘米，相差十倍，而有限元软件划分网格时，是贴合镶条曲面的形状划分的，这样凸起的地方网格的大小只有凹陷的地方网格大小的十分之一，网格不均匀、差异过大不利于有限元网格质量的提高、直接影响磁场的计算。因此，即使为了节省空间也不能将全部垫补量都放到改变镶条高度上。但即使没有把全部垫补量都放到镶条的顶部、兼顾了减小差
异的需求，还不能兼顾减少垫补次数的问题，假设整个垫补需要六次，预垫补只是完成一次还剩下五次，并不因为节省了角向空间就节省了垫补次数，还剩下五次的垫补次数在高度方向一次都不能减少。
[0023]二、本专利技术解决方案和设计原理
[0024]解决方案就是一方面在镶条侧面预垫补、减小高度方向的垫补差异(
[0025]本专利技术的在镶条侧面预垫补和现有技术在镶条侧面预垫补是不同的，详见下文)，另一方面，镶条宽度可调，通过调整镶条宽度减小切割次数。
[0026]1、侧边预垫补和在高度上垫补相结合设计原理：1)预垫补和镶条高度上垫补的关系。如果不进行预垫补，就会造成镶条在高度方向垫补量差异过大，有的地方垫补量很小，有的地方垫补量很大，差异过大就会造成有限元软件计算中网格的差异跳变过大，这样是不利于有限元网格质量的提高。所以本实施例采用了在磁极的角向预垫补，从而减小高度方向的垫补量的做法，这样做会使有限元网格剖分比较均匀，有利于准确计算磁场。2)高度方向垫补量差异和侧边垫补量差异的区别。现有技术的预垫补和剩余垫补都在镶条的侧边。由于镶条侧边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构，其特征在于：该镶条结构在设计阶段进行预垫补，预垫补在磁极侧面上进行、且预垫补后镶条尾部区域的侧面和磁极侧面平行、且镶条尾部区域的宽度和镶条尾部的厚度是此消彼长的关系，镶条尾部的厚度以不超过磁极上表面为准；该镶条结构在加工阶段通过改变镶条的高度调节磁场的大小；该镶条结构的宽度可调，且宽度不超过设定范围，通过改变设定范围内镶条的宽度，改变镶条在高度方向的垫补变化量。2.根据权利要求1所述一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构，其特征在于：该镶条结构切割后其上表面和外侧面均为曲面、曲面贯穿镶条的小半径到大半径；该预垫补后的外侧面曲面实现了设计阶段预调节磁场的任务、为一次性调节磁场的曲面；该加工后的上表面曲面实现了设计阶段剩余的调节磁场任务、为在加工现场切割多次进行磁场调节的曲面；该上表面曲面的高度不超过磁极的上表面的高度，通过多次改变各个半径处的镶条上表面的高度，调节磁场的大小、直至完成镶条的垫补任务。3.根据权利要求1所述一种通过轴向垫补调节磁场的桌面型回旋加速器镶条结构，其特征在于：所述镶条尾部区域优选但不限于距离大半径5

【专利技术属性】
技术研发人员：边天剑，邢建升，朱鹏飞，刘杰，王飞，凌丽，陈忻禹，陆锦荣，安世忠，管锋平，魏素敏，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：