【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及回旋加速器设计领域，特别涉及一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器。
技术介绍
1、多用途、高产额、高能量增益、可调节引出能量的加速器在核物理、大众健康、先进能源、国防安全等领域均有重要应用，尤其是在离子治疗领域，回旋加速器具备设备规模较小、建设成本低的突出优势，更适用于产业化的实现。
2、但是从现阶段国内外离子治疗所使用的加速器规模来看，普遍存在加速粒子种类单一、引出能量不可调节或者调节范围较小的问题。
3、加速粒子种类单一的原因是，不同粒子加速器对于加速粒子的高频腔参数要求不同，如果加速器改换生产另外一种粒子加速，则需要重新调整高频腔参数、以及与高频腔配合的磁场参数，而高频腔参数和磁场参数这两块是加速器参数的主要技术参数，调整这两类参数的工作量不亚于重建一台加速器的工作量。正因为实现起来难度太大、工作量太大，所以长期以来，绝大多数的回旋加速器都是加速粒子种类单一的加速器；
4、引出能量不可调节或者调节范围较小的主要是因为回旋加速器粒子的引出束能量直接和加速器整体尺寸相关，若是纯粹为了提高能量调节范围而增大加速器磁铁尺寸是得不偿失的，因此现在离子治疗加速器大多采用固定引出能量，后续使用降能器获得所需能量离子束的方案，而无法直接调节引出束流能量。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，第一目的在于解决加速粒子种类单一的问题；第二目的在于解决引出
2、本专利技术为解决其技术问题提出以下技术方案：
3、一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，包括分别安装在加速器下方两侧的双离子源系统1、分别安装在加速器下方被双离子源系统1共用的注入线传输系统2；分别安装在加速器中心平面上下两侧磁极和磁极之间的用于给粒子加速的螺旋型高频腔3系统、安装在加速器中心平面静电偏转板束流引出口的12c6+离子偏转板引出系统4、以及安装在加速器中心平面剥离靶引出口的h+2剥离膜引出系统5，
4、其特点是：
5、所述的螺旋型高频腔3系统使用四根内杆作为内导体、用以大幅提高引出区域的加速电压；所述的12c6+离子偏转板引出系统4设有双偏转板、布设双偏转板前的扰动线圈、布设在双偏转板后多个磁通道；该扰动线圈用于在粒子进入偏转板之前，产生一次谐波磁场使得碳离子的偏转半径增大；该双偏转板用以增加粒子偏转时的偏转力；该多个磁通道用以对偏转板偏转后的粒子增加聚焦力和进一步约束粒子轨迹；所述的h+2剥离膜引出系统(5)设有近似180度对称布设的双剥离靶、用于同时引出不同能量范围的质子。
6、进一步地，所述的h+2剥离膜引出系统5设有2个引出点，在第1个引出点上设有剥离靶1，在第2个引出点上设有剥离靶2，剥离靶1用于引出一圈引出的质子，剥离靶2用于引出二圈引出的质子。
7、进一步地，所述一圈引出的质子，其引出能量范围为260-300mev，引出点位置方位角范围在21.5°到28.4°。
8、进一步地，所述二圈引出的质子，引出能量范围为200-245mev，引出点位置方位角范围在189°到196°。
9、进一步地，所述双偏转板沿着粒子引出的方向顺序设有第一静电偏转板、第二静电偏转板，通过100kv/cm的第一静电偏转板获得第一设定的圈间距，再通过100kv/cm的第二静电偏转板获得第二设定的圈间距。
10、进一步地，所述布设在双偏转板后多个磁通道的数量包括但不限于5个，每个磁通道由二级磁铁组成。
11、进一步地，前2个磁通道之间的距离相对大、均匀布设在第二静电偏转板以后的第一个磁极的峰区外侧；后3个磁通道之间的距离相对小，均匀布设在靠近引出口最前端的高频腔的外侧。
12、进一步地，所述螺旋型高频腔3的四根内杆，高度均为62cm，中间较粗两根内杆直径约为25cm，两端较细的内杆直径约为15cm。
13、进一步地，通过100kv/cm的第一静电偏转板获得第一设定的圈间距约15mm，通过75kv/cm的第二静电偏转板获得第二设定的圈间距约11mm。
14、进一步地，所述扰动线圈用于在粒子进入偏转板之前，产生一次谐波磁场使得碳离子的偏转半径增大，增大的尺寸约为9.5mm。
15、本专利技术的优点效果
16、1、在国际上首次研制一种基于外部强流离子源注入、可加速h+2和12c6+离子的超导回旋加速器，可以不调节任何磁铁和高频等加速器主要技术参数，实现h+2和12c6+离子的等时性加速；首次采用同一套双束注入传输系统实现h+2和12c6+离子的注入，通过偏转磁铁、四极磁铁、聚束器、螺线管组成的传输系统，将束流注入到加速器中心区，双束流使用同一套传输系统，同时采用超导磁铁使得加速器更加紧凑，进一步降低建造成本；
17、2、首次在同台回旋加速器上获得大能量范围内可连续调节的质子束与高能量12c6+离子束，实现一机三用，即重离子治疗、质子治疗与质子成像，对于集成化的粒子诊疗系统具有重要价值。
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1.一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，包括分别安装在加速器下方两侧的双离子源系统(1)、分别安装在加速器下方被双离子源系统(1)共用的注入线传输系统(2)；分别安装在加速器中心平面上下两侧磁极和磁极之间的用于给粒子加速的螺旋型高频腔(3)系统、安装在加速器中心平面静电偏转板引出口的12C6+离子偏转板引出系统(4)、以及安装在加速器中心平面剥离引出口的H+2剥离膜引出系统(5)，
2.根据权利要求1所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述的H+2剥离膜引出系统(5)设有2个引出点，在第1个引出点上设有剥离靶1，在第2个引出点上设有剥离靶2，剥离靶1用于引出一圈引出的质子，剥离靶2用于引出二圈引出的质子。
3.根据权利要求2所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述一圈引出的质子，其引出能量范围为260-300MeV，引出点位置方位角范围在21.5°到28.4°。
4.根据权利要求2所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所
5.根据权利要求1所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述双偏转板沿着粒子引出的方向顺序设有第一静电偏转板、第二静电偏转板，通过100kV/cm的第一静电偏转板获得第一设定的圈间距，再通过100kV/cm的第二静电偏转板获得第二设定的圈间距。
6.根据权利要求1所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述布设在双偏转板后多个磁通道的数量包括但不限于5个，每个磁通道由二级磁铁组成。
7.根据权利要求2所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：前2个磁通道之间的距离相对大、均匀布设在第二静电偏转板以后的第一个磁极的峰区外侧；后3个磁通道之间的距离相对小，均匀布设在靠近引出口最前端的高频腔的外侧。
8.根据权利要求1所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述螺旋型高频腔(3)的四根内杆，高度均为62cm，中间较粗两根内杆直径约为25cm，两端较细的内杆直径约为15cm。
9.根据权利要求5所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：通过100kV/cm的第一静电偏转板获得第一设定的圈间距约15mm，通过75kV/cm的第二静电偏转板获得第二设定的圈间距约11mm。
10.根据权利要求5所述一种可加速H+2和12C6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述扰动线圈用于在粒子进入偏转板之前，产生一次谐波磁场使得碳离子的偏转半径增大，增大的尺寸约为9.5mm。
...【技术特征摘要】
1.一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，包括分别安装在加速器下方两侧的双离子源系统(1)、分别安装在加速器下方被双离子源系统(1)共用的注入线传输系统(2)；分别安装在加速器中心平面上下两侧磁极和磁极之间的用于给粒子加速的螺旋型高频腔(3)系统、安装在加速器中心平面静电偏转板引出口的12c6+离子偏转板引出系统(4)、以及安装在加速器中心平面剥离引出口的h+2剥离膜引出系统(5)，
2.根据权利要求1所述一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述的h+2剥离膜引出系统(5)设有2个引出点，在第1个引出点上设有剥离靶1，在第2个引出点上设有剥离靶2，剥离靶1用于引出一圈引出的质子，剥离靶2用于引出二圈引出的质子。
3.根据权利要求2所述一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述一圈引出的质子，其引出能量范围为260-300mev，引出点位置方位角范围在21.5°到28.4°。
4.根据权利要求2所述一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述二圈引出的质子，引出能量范围为200-245mev，引出点位置方位角范围在189°到196°。
5.根据权利要求1所述一种可加速h+2和12c6+离子的高增益超导回旋加速器，其特征在于：所述双偏转板沿着粒子引出的方向顺序设有第一静电偏转板、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张天爵，储智超，付伟，秦龄，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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