【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于质子治疗回旋加速器，尤其涉及一种多峰场负氢离子源引出结构。
技术介绍
1、离子源的引出系统是影响束流品质的最直接因素，离子源产生的致密等离子体只有通过合适的引出系统才能形成高亮度、高稳定性的离子束流，所以引出系统的选择和优化设计是非常重要的。
2、传统的多峰场负氢离子源设计存在以下问题：
3、第一、气体途中损失导致产额低。现有技术采用在离子源的顶部设计专门的气路将工作气体从上至下通入到放电室中，在会切场区域(放电室的上三分之二处)产生利于负氢等离子体产额的慢电子，同时会产生不利于负氢等离子体产额的快电子，经过滤场(放电室的下三分之一处)将快电子过滤掉，在过滤场慢电子与激发态氢分子作用形成负氢等离子体。但由于气体是从上而下注入，气体在会切场区域已经损失掉一部分，使得其到达过滤场区域的剩余气体不足以产生足够激发态氢分子，所以，此方式在负氢等离子体的形成区形成的激发态氢分子的数量相对较少，不利于提高负氢等离子体的产额；
4、第二、引出结构安全性差导致产额低。传统的多峰场负氢离子源的引出系统往往采用直接冷却的方式，如图3a所示，所述直接冷却的方式即是分别在厚度不足10mm等离子体电极1和吸极2的内部设计专门的水路用来冷却。需要在等离子体电极1和吸极2内部加工一圈水路，且需要给该水路提供进水通道，并在相应位置进行焊接。工艺复杂、加工难度系数高，加工、焊接稍有失误就会带来漏水现象。当漏水现象出现时，不仅会破坏整个设备真空环境导致整个设备无法运行，而且可能会出现泄漏的水落在几十千伏高压的电极上
5、第三、引出结构绝缘性差导致产额低。多峰场负氢离子源采用三电极引出系统，电极和电极之间通过绝缘装置进行高压绝缘，束流将依次通过三个电极和三个电极之间的绝缘装置。在束流引出的过程中，会有离子溅射到绝缘装置上。当绝缘装置的耐压不足时，将无法引出负氢等离子体；当绝缘装置的耐压下降时，原本可更高能量引出的束流强度会降低。绝缘装置的绝缘性能影响着离子源的引出能力。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术存在的问题，提出一种多峰场负氢离子源引出结构，第一目的在于解决气体在放电室途中损失而导致离子源产额低的问题，第二目的在于解决引出结构安全性差而导致离子源产额低的问题；第三目的在于解决引出结构绝缘性差而导致离子源产额低的问题。
2、本专利技术为解决其技术问题提出以下技术方案。
3、一种多峰场负氢离子源引出结构，该引出结构布设在离子源电子和负氢离子的引出区域；该引出结构沿着束流引出方向顺序设有：放电室7、放电室7出口处的等离子体电极1、吸极2、地电极3、放电室7与等离子体电极1之间的绝缘装置4-1、等离子体电极1与吸极2之间的绝缘装置4-2、吸极2与地电极3之间的绝缘装置4-3；
4、其特点是：在引出结构上还设有气道8，该气道8用于离子源进气方式采用在等离子体电极1与放电室7之间渗透的方式进气，该进气方式使得氢气从引出口向灯丝方向扩散，有利于提升负氢的产额；等离子体电极1和吸极2采用间接冷却的方式，在两个电极的外围用铜管缠绕进行间接水冷，用以防止冷却水渗漏以及避免直接水冷加工难度系数高的问题；所述吸极2与地电极3之间的绝缘装置4-3通过第一挡圈5-1、第二挡圈5-2对其进行保护，用以有效防止离子对绝缘装置的溅射。
5、进一步地，所述气道8从等离子体电极1引入，贴着等离子体的电极1与绝缘装置4-1之间的缝隙、以及贴着等离子体的电极1和放电室7内壁之间的缝隙进入放电室7。
6、进一步地，所述气道8在绝缘装置4-1与等离子体电极1接触面上开设有矩形孔，矩形孔内放置胶圈8-1，胶圈8-1的直径大于矩形孔的高度。
7、进一步地，所述气道8在绝缘装置4-1与放电室7外壁的接触面上开设有矩形孔，矩形孔内放置胶圈8-2，胶圈8-2的直径大于矩形孔的厚度。
8、进一步地，所述间接水冷装置为环绕在等离子体电极1环形外壁上的等离子体电极冷却水管6-1，该等离子体电极冷却水管6-1的直径与等离子体电极(1)环形外壁上的凹槽相匹配。
9、进一步地，所述间接水冷装置为环绕在吸极2环形外壁上的吸极冷却水管6-2，该吸极冷却水管6-2的直径与吸极2环形外壁上的凹槽相匹配。
10、进一步地，所述双层挡圈的第一挡圈5-1布设在吸极2与绝缘装置4-3之间；所述双层挡圈的第二挡圈5-2布设在第一挡圈5-1与绝缘装置4-3之间。
11、进一步地，所述冷却铜管还能作为给电极接电的载体，使得整个离子源位于高压平台上。
12、本专利技术的优点效果
13、本专利技术将通过改变进气的方式、电极的冷却方式以及绝缘装置的保护方式等来优化多峰场负氢离子源的引出结构，提高负氢的产额，进而提高注入加速器的束流的品质。具体为：
14、第一，改变进气方式可增加负氢的产额。
15、第二，改变水冷方式可增加整个设备的安全性。
16、第三，增加绝缘装置的挡板可有效防止离子对绝缘装置的溅射，保证该绝缘装置的绝缘性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多峰场负氢离子源引出结构，该引出结构布设在离子源电子和负氢离子的引出区域；该引出结构沿着束流引出方向顺序设有：放电室(7)、放电室(7)出口处的等离子体电极(1)、吸极(2)、地电极(3)、放电室(7)与等离子体电极(1)之间的绝缘装置(4-1)、等离子体电极(1)与吸极(2)之间的绝缘装置(4-2)、吸极(2)与地电极(3)之间的绝缘装置(4-3)；
2.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述气道(8)从等离子体电极(1)引入，贴着等离子体的电极(1)与绝缘装置(4-1)之间的缝隙、以及贴着等离子体的电极(1)和放电室(7)内壁之间的缝隙进入放电室(7)。
3.根据权利要求3所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述气道(8)在绝缘装置(4-1)与等离子体电极(1)接触面上开设有矩形孔，矩形孔内放置胶圈(8-1)，胶圈(8-1)的直径大于矩形孔的高度。
4.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述气道(8)在绝缘装置(4-1)与放电室(7)外壁的接触面上开设有矩形孔，矩形孔内放
5.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述间接水冷装置为环绕在等离子体电极(1)环形外壁上的等离子体电极冷却水管(6-1)，该等离子体电极冷却水管(6-1)的直径与等离子体电极(1)环形外壁上的凹槽相匹配。
6.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述间接水冷装置为环绕在吸极(2)环形外壁上的吸极冷却水管(6-2)，该吸极冷却水管(6-2)的直径与吸极(2)环形外壁上的凹槽相匹配。
7.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述双层挡圈的第一挡圈(5-1)布设在吸极(2)与绝缘装置(4-3)之间；所述双层挡圈的第二挡圈(5-2)布设在第一挡圈(5-1)与绝缘装置(4-3)之间。
8.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述冷却铜管还能作为给电极接电的载体，使得整个离子源位于高压平台上。
...【技术特征摘要】
1.一种多峰场负氢离子源引出结构，该引出结构布设在离子源电子和负氢离子的引出区域；该引出结构沿着束流引出方向顺序设有：放电室(7)、放电室(7)出口处的等离子体电极(1)、吸极(2)、地电极(3)、放电室(7)与等离子体电极(1)之间的绝缘装置(4-1)、等离子体电极(1)与吸极(2)之间的绝缘装置(4-2)、吸极(2)与地电极(3)之间的绝缘装置(4-3)；
2.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述气道(8)从等离子体电极(1)引入，贴着等离子体的电极(1)与绝缘装置(4-1)之间的缝隙、以及贴着等离子体的电极(1)和放电室(7)内壁之间的缝隙进入放电室(7)。
3.根据权利要求3所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述气道(8)在绝缘装置(4-1)与等离子体电极(1)接触面上开设有矩形孔，矩形孔内放置胶圈(8-1)，胶圈(8-1)的直径大于矩形孔的高度。
4.根据权利要求1所述一种多峰场负氢离子源引出结构，其特征在于：所述气道(8)在绝缘装置(4-1)与放...
【专利技术属性】
技术研发人员：温佳美，吕银龙，秦伟涛，谢宗泰，李明，王煜，崔涛，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。