一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构制造技术

本发明专利技术公开了一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构，包括布设在加速器中心平面上下两侧的上层芯柱磁铁一体化结构和下层芯柱磁铁一体化结构；该上层芯柱磁铁一体化结构将上层中心区芯柱和上层主磁极一体化制作，该下层芯柱磁铁一体化结构将下层中心区芯柱和下层主磁极一体化制作；该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱为中空结构：该芯柱外轮廓分别为加粗的圆柱形，该圆柱形半径大于主磁极头部的半径，并且和各个主磁极侧面一体化制作；该芯柱的内轮廓成收拢状的圆形阶梯孔同时也构成了主磁极头部的阶梯状内表面

【技术实现步骤摘要】
一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构


[0001]本专利技术属于本专利技术属于加速器质子治疗
，尤其涉及一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构
。

技术介绍

[0002]在直边扇回旋加速器中，如图7所示，中心区由磁场调变度提供的轴向聚焦力比较弱，难以对粒子进行轴向聚焦，为此采用在中心区提高磁场的方式增加一个磁场凸起，使粒子在磁场凸起处获得较强的轴向聚焦力
。
如图8所示，在中心区增加磁场凸起的方式，一般采用增加中心区芯柱
、
再在芯柱上表面增加两块凸起的电磁铁
、
和增加中心区磁极镶条角宽度
。
[0003]调整中心区磁场强度的难点在于：不仅要考虑磁场强度因素，还要兼顾中心区的真空度
、
和安装精度
。
粒子是在真空环境下运动的
、
对真空度要求很高，如果中心区真空度不好，虽然中心区磁场强度达到了要求，但因为真空度不够高，也会影响加速器整体的运行；同时，安装精度也会对中心区磁场强度有很大影响，所述安装精度就是中心区各个部件之间的相对位置关系，当前的磁场凸起是针对当前各个部件的相对位置关系而产生的磁场凸起，但是当维修拆卸再安装时，很难保证这一次的安装精度和上一次完全一样，而安装精度决定了磁场精度，因此，调整中心区磁场强度的同时还要同时满足高真空度和高精度安装的需求，只有三者条件均具备了才能真正调整好中心区磁场强度和满足加速器运行需求
。
[0004]现有技术如图8所示，在加速器中，芯柱r/>、
芯柱上表面的凸起的铁块
、
主磁极，这三者一般设计成可拆卸的独立的结构，需要单独加工后组装，这种分散的中心区结构不能满足高真空度和高精度安装的需求
。
原因之一是：这种可拆卸的分散的结构，它们相互之间的缝隙就比较多，例如，芯柱和其周围的四块主磁铁之间会有缝隙
、
芯柱表面二块凸起的铁块和芯柱上表面会有缝隙
。
而缝隙越少越有利于抽真空
、
缝隙越多越不利于抽真空，显然，这种分散的结构提高了真空系统的难度
。
原因之二是：维护复杂且存在安装精度问题
。
后续进行加速器安装
、
主磁铁测量
、
后期维护等时会因安装精度等造成磁场误差，对束流运行的轨道造成偏差，影响加速器加速束流，严重的甚至会导致无法引出束流
。

技术实现思路

[0005]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芯柱磁铁一体化结构
。
目的在于通过回旋加速器芯柱磁铁一体化结构，保证中心区的高真空度和高安装精度
。
[0006]本专利技术为解决其技术问题提出以下技术方案：
[0007]一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构，其特点是：包括布设在加速器中心平面上下两侧的上层芯柱磁铁一体化结构和下层芯柱磁铁一体化结构；该上层芯柱磁铁一体化结构将上层中心区芯柱和上层主磁极一体化制作，该下层芯柱磁铁一体化结构将下层中心区芯柱和下层主磁极一体化制作；
[0008]该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱为中空结构：该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱外轮廓分别为加粗的圆柱形，该加粗的圆柱形半径大于主磁极头部的半径，并且上层
、
下层中心区芯柱加粗的圆柱形分别贯穿圆周上各个主磁极的侧面并和各个主磁极侧面一体化制作；该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱的内轮廓分别为由多个空心圆组成的朝向加速器中心平面成收拢状的圆形阶梯孔，该成收拢状的圆形阶梯孔同时也构成了主磁极头部的阶梯状内表面
、
和主磁极头部的阶梯状内表面一体化制作；
[0009]该成收拢状的圆形阶梯孔的第一层由四个主磁极头部伸出的尖端部分围合而成，该伸出的尖端部分相对主磁极头部的其它阶梯孔距离加速器中心点更近，该距离加速器中心点更近的第一层阶梯孔用于形成加速器中心区凸起的磁场
、
满足加速器中心区凸起磁场的设计要求；该成收拢状的圆形阶梯孔的第二层用于控制束流从外部进入时中心轴线上的泄漏的磁场，通过控制第二层圆形阶梯孔的直径减少泄漏的磁场；该成收拢状的圆形阶梯孔的第三层及第四层的圆形阶梯孔用于布设注入线中的束流元件
。
[0010]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第一层的孔半径相对最小，在设计阶段通过调节芯柱距离中心平面的距离和伸出部分的尺寸来调节头部磁场凸起的大小，增加轴向聚焦，调节芯柱的外半径和高度，整体性的抬高头部磁场
。
[0011]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第二层的孔半径在不遮挡束流的情况下尽量小，通过调节第二层的孔半径，尽可能屏蔽掉中心轴线上的泄漏的磁场，保证束流完整通过，尽量少的打到第二层圆环孔的侧壁上
。
[0012]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第三层的孔半径相对于第二层孔半径较大，用以留有足够的空间放置轴向注入线上的四极磁铁等元件
。
[0013]进一步地，还能够设计多于四层的多级阶梯结构，逐渐增大径向尺寸，在给注入线元件留出更多空间的同时仍具有较好的屏蔽效果
。
[0014]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第一层孔的高度和宽度包括但不限于8毫米
、3
毫米
。
[0015]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第二层孔的高度和宽度包括但不限于5毫米
、6
毫米
。
[0016]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第三层孔的高度和宽度包括但不限于
14
毫米
、14
毫米
。
[0017]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第四层孔的高度和宽度包括但不限于
10
毫米
、28
毫米
。
[0018]进一步地，该芯柱圆形阶梯孔的第一层孔的高度和高频腔头部连接件的高度相匹配；该芯柱的外半径和所述头部连接件以下的高频腔的半径相匹配，并沿着半径方向低接于所述头部连接件以下的高频腔
。
[0019]本专利技术的优点效果
[0020]本专利技术采用加粗的芯柱圆柱形外轮廓抬高了中心区磁场
、
构成了中心区磁场凸起的重要因素，同时，还采用更加靠近加速器中心点的四个磁极的尖角进行中心区磁场凸起的精确调节，同时，将加粗的芯柱圆柱形外轮廓和主磁极的侧面一体化制作
、
将主磁极阶梯状内表面作为芯柱圆形阶梯内轮廓的组成部分，从而实现了芯柱内表面和主磁极内表面的一体化制作
。
通过以上芯柱和磁极外轮廓和内轮廓的一体化制作，克服了现有技术因为中
心区各部件之间缝隙多难以保证高真空度的问题；同时还解决了现有技术中心区维护拆卸时因为安装精度达不到而造成磁场误差
、
束流运行的轨道造成偏差，影响加速器加速束流，严重的甚至会导致无法引出束流的问题
。
附图说明
[0021]图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构，其特征在于：包括布设在加速器中心平面上下两侧的上层芯柱磁铁一体化结构和下层芯柱磁铁一体化结构；该上层芯柱磁铁一体化结构将上层中心区芯柱和上层主磁极一体化制作，该下层芯柱磁铁一体化结构将下层中心区芯柱和下层主磁极一体化制作；该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱为中空结构：该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱外轮廓分别为加粗的圆柱形，该加粗的圆柱形半径大于主磁极头部的半径，并且上层
、
下层中心区芯柱加粗的圆柱形分别贯穿圆周上各个主磁极的侧面并和各个主磁极侧面一体化制作；该上层中心区芯柱和下层中心区芯柱的内轮廓分别为由多个空心圆组成的朝向加速器中心平面成收拢状的圆形阶梯孔，该成收拢状的圆形阶梯孔同时也构成了主磁极头部的阶梯状内表面
、
和主磁极头部的阶梯状内表面一体化制作；该成收拢状的圆形阶梯孔的第一层由四个主磁极头部伸出的尖端部分围合而成，该伸出的尖端部分相对主磁极头部的其它阶梯孔距离加速器中心点更近，该距离加速器中心点更近的第一层阶梯孔用于形成加速器中心区凸起的磁场
、
满足加速器中心区凸起磁场的设计要求；该成收拢状的圆形阶梯孔的第二层用于控制束流从外部进入时中心轴线上的泄漏的磁场，通过控制第二层圆形阶梯孔的直径减少泄漏的磁场；该成收拢状的圆形阶梯孔的第三层及第四层的圆形阶梯孔用于布设注入线中的束流元件
。2.
根据权利要求1所述一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构，其特征在于：该芯柱圆形阶梯孔的第一层的孔半径相对最小，在设计阶段通过调节芯柱距离中心平面的距离和伸出部分尺寸来调节头部磁场凸起的大小，增加轴向聚焦，调节芯柱的外半径和高度，整体性的抬高头部磁场
。3.
根据权利要求1所述一种回旋加速器芯柱磁铁一体化结构，其特征在于：该芯柱圆形阶梯孔的第二层的孔半径在不遮挡束流的情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜龙，李明，崔涛，秦伟涛，谢宗泰，解大伟，周平原，符振辉，吕银龙，
申请(专利权)人：北京核力同创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：