间断粒子源制造技术

一种同步回转加速器包括用于向一腔提供磁场的磁性结构，用于向该腔提供等离子体柱的粒子源，其中该粒子源具有外壳以保持该等离子体柱，其中该外壳在加速区域处间断从而露出该等离子体柱。电压源配置成向该腔提供射频（ＲＦ）电压以在该加速区域处加速来自该等离子体柱的粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利申请描述了一种带有粒子源的粒子加速器，该粒子源在一加速区域被间 断。
技术介绍
为将带电粒子加速至高能，已开发出许多类型的粒子加速器。一种类型的粒子加 速器是回转加速器。回转加速器藉由向真空室中的一个或多个D形电极施加交变电压而在 轴向磁场中使带电粒子加速。名称D形电极(dee)是对早期回转加速器中电极形状的描述， 虽然在某些回转加速器中其可能不像字母D。因加速粒子而产生的螺旋形路径垂直于磁场。 在粒子以螺旋的方式向外离开时，在D形电极之间的间隙处施加一加速电场。该射频(RF) 电压在D形电极之间的间隙两端形成一交变电场。将该RF电压和因此得到的电场同步化 于磁场中的带电粒子的轨道周期，使得在粒子重复跨越间隙时被射频波形加速。粒子的能 量增加到极大地超过所施加的RF电压的峰值电压的能量水平。当带电粒子加速时，其质量 因相对论效应而增长。因此，带电粒子的加速改变了间隙处的相(Phase)匹配。目前所采用的两类回转加速器为等时型回转加速器和同步回转加速器，以不同的 方式克服所加速粒子的相对质量增加这一挑战。等时型回转加速器将恒定频率的电压与随 半径增加的磁场一起使用以保持正常的加速。同步回转加速器使用具有增加半径的降低磁 场来提供轴向聚焦并且改变加速电压的频率以匹配由带电粒子的相对速度所引起的质量 增加。
技术实现思路
总体地，本专利申请记载一种同步回转加速器，包括磁性结构，用于向一腔提供磁 场；以及粒子源，用于向该腔提供等离子体柱。该粒子源具有外壳以保持该等离子体柱。该 外壳在加速区域处间断从而露出该等离子体柱。电压源配置成向该腔提供射频(RF)电压 以在该加速区域处加速来自该等离子体柱的粒子。上述同步回转加速器可包括一个或多个 下述特征，单独或组合。该磁场大于2特斯拉(T)，粒子可从该等离子体柱以逐渐增加的半径采用螺旋的 方式向外加速。该外壳包括两部分，这两部分在该加速区域处完全分离开从而露出该等离 子体柱。该电压源可包括电连接到交变电压的第一 D形电极(Dee)和电连接为接地的第二 D形电极。该粒子源的至少一部分可穿过第二D形电极。该同步回转加速器可包括加速区 域中的止挡，该止挡可用于阻挡来自该等离子体柱的至少一些粒子的加速。该止挡大致正 交于该加速区域，并且可配置成阻挡来自于该等离子体柱的特定相的粒子。该同步回转加速器可包括阴极，用于产生等离子体柱。该阴极可操作用于使电压 脉冲化以使气体电离，从而产生等离子体柱。该阴极可配置成以约Ikv到4kv之间的电压 形成脉冲。该阴极不需要由外部热源加热。该同步回转加速器可包括电路，用于将来自RF 电压的电压耦合到至少一个阴极。该电路包括电容电路。该磁性结构包括磁轭。该电压源可包括电连接到交变电压的第一 D形电极和电连 接到接地的第二 D形电极。该第一 D形电极和该第二 D形电极可形成可调节的共振电路。 施加该磁场的该腔可包括容纳该可调节共振电路的共振腔。总体地，这一专利申请也记载一种粒子加速器，包括管，容纳气体；第一阴极，邻 近于该管的第一端；以及第二阴极，邻近于该管的第二端。该第一阴极和该第二阴极向该管 施加电压以由该气体形成等离子体柱。可从该等离子体柱中抽取粒子以进行加速。电路配 置成将来自外部射频(RF)场的能量耦合到至少一个阴极。上述粒子加速器可包括一个或 多个下述特征，单独或组合。该管可在加速区域处间断，在该加速区域处从等离子体柱抽取粒子。该第一阴极 和第二阴极不需要由外部热源加热。该第一阴极可处于该加速区域的不同于第二阴极的侧 部上。该粒子加速器可包括电压源，用于提供RF场。该RF场可用于在该加速区域处加 速来自该等离子体柱的粒子。该能量可包括由该电压源所提供的该RF场的一部分。该电 路包括电容器，用于将来自于外部场的能量耦合至第一阴极和第二阴极中的至少一个。该管可包括在加速区域的间断点处完全分离开的第一部分和第二部分。该粒子加 速器可包括在加速区域处的止挡。该止挡可用于阻挡至少一个相的粒子进行进一步加速。该粒子加速器可包括电压源，用于向等离子体柱提供RF场。该RF场可用于在加 速区域处加速来自等离子体柱的粒子。该RF场可包括小于15kv的电压。磁轭可用于提供 跨过该加速区域的磁场。该磁场可大于约2特斯拉(T)。总体地，该专利申请也记载一种粒子加速器，包括=Perming离子真空计(PIG)源， 其包括在加速区域处至少部分分离开的第一管部和第二管部。该第一管部以及该第二管部 用于包括延伸跨过该加速区域的等离子体柱。该电压源用于在加速区域处提供一电压。该 电压用于在加速区域处使粒子加速离开该等离子体柱。上述粒子加速器可包括一个或多个 下述特征，单独或组合。第一管部和第二管部可以彼此完全地分离开。可选择地，第一管部的只一个或一 些部分可与第二管部的对应部分分离开。在随后的结构中，该PIG源可包括第二管部与第 一管部的一部分之间的物理连接。该物理连接可使得粒子能够加速离开等离子体柱从而在 从等离子体柱逸出而不进入所述物理连接时完成第一转动。该PIG源可穿过电连接至接地的第一 D形电极。电连接至交变电压源的第二 D形 电极在加速区域处可提供电压。该粒子加速器可包括基本上封装PIG源的结构。该粒子加速器可包括磁轭，限定 容纳加速区域的腔。所述磁轭可用于产生跨过该加速区域的磁场。该磁场可以为至少2特 斯拉⑴。例如，该磁场可以为至少10. 5T。该电压可包括小于15kv的射频(RF)电压。该粒子加速器可包括在使粒子加速离开所述粒子加速器中使用的一个或多个电 极。至少一个阴极可在产生等离子体柱中使用。用于产生等离子体柱的该至少一个阴极包 括冷阴极(例如，不被外部原加热的阴极)。电容电路可将至少一些电压耦合到该阴极。该 阴极可配置成使电压脉冲化以在第一管部和第二管部中由气体产生等离子体柱。可组合前述的特征中的任何特征以形成未在本申请中具体描述实施例。在附图和以下的说明书描述中公开了一项或多项实施例的技术细节。其它的特征、样式以及优点将从说明书、附图和权利要求中变得清楚明了。 附图说明图IA为同步回转加速器的横截面图。图IB为图IA所示的同步回转加速器的侧部横截面图。图2为可在图IA和IB的同步回转加速器中用于加速带电粒子的理想化波形的图 解说明。图3A为粒子源例如Perming离子计量(gauge)源的侧视图。图3B为图3A的一部分粒子源通过虚设(dummy) D形电极并相邻于RF的D形电极 的特写侧视图。图4为图3中的粒子源的侧视图，示出来自于由粒子源所产生的等离子体柱的粒 子的螺旋形加速。图5为图4的粒子源的透视图。图6为图4的粒子源包含用于阻碍一种或多种相的粒子的止挡的透视图。图7为替代实施例的透视图，其中离子源的大部分被移去。具体实施例方式下面描述一基于同步回转加速器的系统。但是，下面所描述的电路和方法可用于 任一类型的回转加速器或粒子加速器。参考图IA和1B，同步回转加速器1包括电线圈2a和2b，围绕两个间隔开的铁磁 磁极4a和4b，其设计为产生一磁场。磁极4a和4b是由轭6a和6b的两个相对部分(示出 为横截面图)限定。磁极4a和4b之间的空间限定真空室8或者分离真空室可安装在磁极 4a和4b之间。磁场强度通常是与真空室8中心相隔的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步回转加速器，包括：磁性结构，用于向一腔提供磁场；粒子源，用于向该腔提供等离子体柱，该粒子源具有外壳以保持该等离子体柱，该外壳在加速区域处间断从而露出该等离子体柱；和电压源，用于向该腔提供射频（ＲＦ）电压以在该加速区域处加速来自该等离子体柱的粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思加尔，格里特T兹沃克，
申请(专利权)人：斯蒂尔河系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]