本發(fā)明屬于回旋加速器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于200mev超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流引出的束流偏轉(zhuǎn)裝置。

背景技術(shù)：

超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器在核醫(yī)學(xué)、核物理基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。與常溫回旋加速器比較，超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行功率損耗小的優(yōu)點(diǎn)。其中，束流引出區(qū)域的束流偏轉(zhuǎn)裝置是此類加速器的關(guān)鍵部件之一。由于空間的限制，在超導(dǎo)質(zhì)子加速器中，所用的束流偏轉(zhuǎn)裝置多采用靜電偏轉(zhuǎn)方法。束流引出的靜電偏轉(zhuǎn)方法是采用靜電偏轉(zhuǎn)電壓對(duì)束流施加向外的作用力，使束流脫離加速區(qū)進(jìn)入邊緣場(chǎng)區(qū)域，邊緣磁場(chǎng)快速下降，導(dǎo)致束流偏轉(zhuǎn)入引出磁通道內(nèi)。

超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器中磁極間隙很小，束流偏轉(zhuǎn)裝置布置在磁極谷區(qū)區(qū)域，由于空間尺寸限制，且靜電高壓一般在60-100kv左右,束流偏轉(zhuǎn)裝置在此電壓情況下及易發(fā)生打火擊穿現(xiàn)象，這就要求保證絕緣子的爬電距離，并保持束流偏轉(zhuǎn)裝置工作環(huán)境的真空度。超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，束流切割板處有較大熱沉積，因此需要設(shè)計(jì)抑制熱沉積的結(jié)構(gòu)，防止束流切割板損壞帶來(lái)的加速器運(yùn)行異常事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器中束流引出的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，包括由接地外殼、束流切割板、外束流切割板夾持環(huán)、內(nèi)束流切割板夾持環(huán)圍攏成的空間，在所述空間內(nèi)設(shè)有高壓電極，所述高壓電極通過(guò)絕緣子固定接地外殼上，其特征在于：所述的絕緣子為螺旋柱狀結(jié)構(gòu)，每段螺旋之間的空氣間隔為3-6mm，絕緣子的長(zhǎng)度應(yīng)保證爬電距離不低于25mm。

進(jìn)一步，如上所述的超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，其中，所述的束流切割板由外束流切割板夾持環(huán)和內(nèi)束流切割板夾持環(huán)夾持，通過(guò)螺栓連接，實(shí)現(xiàn)固定。

更進(jìn)一步，所述的束流切割板在束流入口端的厚度為0.1-0.3mm；中間部分厚度連續(xù)變化，至束流出口端的厚度為1-3mm。

進(jìn)一步，如上所述的超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器中可耐高壓的靜電偏轉(zhuǎn)板，其中，所述的束流切割板在束流入口處的前60-80mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)有正弦型縫隙，縫隙厚度為0.1-0.5mm。進(jìn)一步，如上所述的超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，其中，所述的接地外殼內(nèi)表面上、下側(cè)面各設(shè)置有固定凹槽，用于高壓電極發(fā)生打火污染時(shí)，可更換打火板的固定。

更進(jìn)一步，所述的凹槽的深度為1-2mm。

進(jìn)一步，如上所述的超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，其中，所述的外束流切割板夾持環(huán)上布置有水冷回路，用于束流切割板的冷卻。

進(jìn)一步，如上所述的超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，其中，所述的高壓電極垂直于束流運(yùn)動(dòng)方向的截面為環(huán)形，截面的直線段的長(zhǎng)度為12-18mm，倒角半徑為5-6mm。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明優(yōu)化了超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器中束流偏轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了可更換打火板、水冷回路和抵抗束流熱沉積的切割板結(jié)構(gòu)可有效提高束流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作能力，同時(shí)可減小束流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的加工難度，降低制造成本。

附圖說(shuō)明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明束流偏轉(zhuǎn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明束流偏轉(zhuǎn)裝置的橫向截面圖；

圖3為本發(fā)明束流偏轉(zhuǎn)裝置的束流切割板側(cè)視示意圖。

圖4為本發(fā)明束流偏轉(zhuǎn)裝置的束流切割板俯視示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，如圖1所示，主要由接地外殼3、束流切割板7、外束流切割板夾持環(huán)6、內(nèi)束流切割板夾持環(huán)5、絕緣子2和高壓電極1組成。由于高電壓裝置在真空環(huán)境下運(yùn)行可能會(huì)發(fā)生打火現(xiàn)象，因此，要求高壓電極表面與接地金屬表面保持安全距離。

其中，接地外殼3、束流切割板7、外束流切割板夾持環(huán)6、內(nèi)束流切割板夾持環(huán)5圍攏成一空間，在該空間內(nèi)設(shè)有高壓電極1，高壓電極1通過(guò)絕緣子2固定接地外殼3上；

接地外殼3、外束流切割板夾持環(huán)6、內(nèi)束流切割板夾持環(huán)5之間分別采用螺紋連接；束流切割板7被外束流切割板夾持環(huán)6、內(nèi)束流切割板夾持環(huán)5夾持，通過(guò)螺栓連接，實(shí)現(xiàn)固定；

如圖2所示，絕緣子2采用氧化鋁陶瓷材料，設(shè)計(jì)成螺旋柱狀增加其爬電距離，每段螺旋間的空氣間隔d為3-6mm，兩端內(nèi)嵌螺紋絲套，分別固定于接地外殼3和高壓電極1上，對(duì)高壓電極1起到支撐作用；絕緣子2的長(zhǎng)度應(yīng)該保證爬電距離不低于25mm；

如圖3所示，束流切割板7在束流入口端的厚度t1為0.1-0.3mm，以減少束流切割板7端部束流損失；為提高整體機(jī)械性能，束流切割板7中間部分厚度設(shè)計(jì)為連續(xù)變化，束流出口端的厚度t2為1-3mm。

如圖4所示，為避免束流切割板7在束流入口處發(fā)生熱沉積而導(dǎo)致束流切割板7損壞，將前60-80mm范圍內(nèi)設(shè)計(jì)有正弦型縫隙，縫隙厚度t3為0.1-0.5mm，以抵抗熱變形。

同樣為減小束流切割板7入口處熱變形影響，在外束流切割板夾持環(huán)6上焊接有水冷回路9，管內(nèi)通有循環(huán)水流。

如圖2所示，為避免少量束流粒子從高壓電極發(fā)射打在接地外殼3上，接地外殼3內(nèi)表面上、下側(cè)面各設(shè)置有固定凹槽8，凹槽的深度h1為1-2mm，用于環(huán)向固定更換打火板4，當(dāng)上、下表面有打火時(shí)，可快速更換打火板4。

如圖2所示，高壓電極1垂直于束流運(yùn)動(dòng)方向的截面為環(huán)形，截面的直線段的長(zhǎng)度h2為12-18mm，環(huán)形倒角半徑r為5-6mm，在束流偏轉(zhuǎn)電壓比較均勻的條件下，保證了電極表面具有較小打火電壓。

通過(guò)束流動(dòng)力學(xué)計(jì)算得出的束流運(yùn)動(dòng)軌跡，據(jù)此結(jié)論設(shè)計(jì)包絡(luò)絕大部分束流的環(huán)形束流偏轉(zhuǎn)裝置，金屬外殼和束流切割板組成低電位，高壓電極通過(guò)高壓饋入機(jī)構(gòu)提供高電位，高壓電極通過(guò)絕緣子實(shí)現(xiàn)固定和絕緣，如此形狀設(shè)計(jì)，決定了束流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)的電場(chǎng)分布，束流從束流切割板和高極電極之間穿過(guò)。

以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器束流偏轉(zhuǎn)裝置，包括由接地外殼、束流切割板、外束流切割板夾持環(huán)、內(nèi)束流切割板夾持環(huán)所圍攏成的空間，在所述空間內(nèi)設(shè)有高壓電極，所述高壓電極通過(guò)絕緣子固定接地外殼上。束流切割板在束流入口端的厚度為0.1?0.3mm，中間部分厚度連續(xù)變化，至束流出口端的厚度為1?3mm。束流切割板上設(shè)計(jì)有正弦型縫隙。外束流切割板夾持環(huán)上設(shè)置有水冷回路。本發(fā)明優(yōu)化了超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器中束流偏轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了可更換打火板、水冷回路和抵抗束流熱沉積的切割板結(jié)構(gòu)可有效提高束流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作能力，同時(shí)可減小束流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的加工難度，降低制造成本。

技術(shù)研發(fā)人員：裴坤;常佩;丁開(kāi)忠;李君君;宋云濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥中科離子醫(yī)學(xué)技術(shù)裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.22
技術(shù)公布日：2017.11.07