[发明专利]强流直流质子加速器

说明书

发明背景

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2008年8月11日提交的、相同标题的第61/087,853号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及质子加速器。

背景技术

在20世纪的20年代末和30年代初，一些类型的粒子加速器的发明促进了实验核子物理的研究。这些系统包括由Rolf 发明的射频(RF)漂移管直线加速器、Ernest Lawrence发明的射频螺旋轨道回旋加速器、John Cockcroft和Ernest Walton发明的直流(DC)级联整流高压发生器、以及Robert Van de Graaff发明的直流静电高压发生器。由来自麻省理工学院(MIT)的几位教授在1946年创建的高压工程公司(High Voltage Engineering Corporation)制造了大约600台Van deGraaff离子和电子加速器。这些静电系统在当时很流行，这是因为其能够提供小直径、低发散的粒子束，该粒子束具有精细控制的能量。离子源通常是小的玻璃管，该玻璃管包含由低功率射频(RF)发生器激发的等离子体。质子束电流被限制至几百微安，但这个量对于核子物理的许多研究项目来说通常已足够。

物理学家和其它科学家找到了这样的加速器，其能够提供用于多种应用的更大的束电流。例如，美国国家航空和航天管理局(NASA)寻找能够提供更大的质子束电流的加速器，以对太空中的卫星受到的范艾伦(Van Allen)辐射的有害影响进行研究。他们的需求促进了具有双等离子体型离子源的高频高压直流加速器的发展(M.von Ardenne，Tabellen der Electrophysik，lonenphysik und Ubermikroskopie(电子物理、离子物理以及超显微镜检验法手册)I.V.E.B.Deutcher Verlag der Wissenschaften，544-549(1956)；C.D.Moak，H.E.Banta，J.N.Thurston，J.W.Johnson，R.F.King，Duoplasmatron Ion Source for Use in Accelerators(在加速器中使用的双等离子体离子源)，Rev.Sci.Instrum.30，694(1959))。由辐射动力公司(Radiation Dynamics，Inc.，RDI)研制的改良的双等离子体离子源能够发射从氢或氘等离子体获得且大于10mA的原子、双原子(diatomic)以及三原子(triatomic)的离子(M.R.Cleland，R.A.Kiesling，Dynamag Ion Source with Open Cylindrical Extractor(具有开放式圆柱形提取器的Dynamag离子源)，IEEE Transactions on Nuclear Science(IEEE核科学汇刊)，NS-14，No.3，60-64(1967)；于1969年7月29号获得专利的M.R.Cleland，C.C.Thompson，Jr.的题为Positive Ion Source for Use with a Duoplasmatron (用于双等离子体的正离子源)的第3,458,743号美国专利)。(最近，RDI更名为IBA工业公司(IBAIndustrial，Inc.))。