[实用新型]一种混合型离子加速装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离子加速设备技术领域，尤其是涉及一种混合型离子加速装置。

背景技术

射频四极场(RFQ)加速器是1969年由苏联科学家提出，1984年由美国科学家加速大电流成功而闻名于世，得到普及。RFQ有四个、两组对称的电极。RFQ的每组电极具有相同的电势和电压，且两组的电势和电压正好相反。这就使得RFQ能在加速粒子(两组电极共同作用)的同时也能对粒子起到聚束的作用(单组电极)。但是RFQ加速结构的电力加速效率很低，且因为RFQ的腔体频率限制，使得RFQ在使用上有很大限制。

漂移管(DT)型加速器从1932年诞生起，就成为目前最主流的常温加速器结构。其加速原理是注入的带电粒子经过设计好的漂移管间隙时，漂移管间隙正好是正的电场，因此带电粒子能在场方向上被加速；经过半个高频周期，漂移管间隙的电场变为负电场时，粒子正好进入漂移管内部，因为电磁屏蔽效应，所以带电粒子不会感受到负电场而被减速；同样经过下半个高频周期进入下一个漂移管间隙时，漂移管间隙中电场又变为正电场，因此带电粒子在整个结构中呈加速趋势。交叉指H型加速结构具有很高的电力加速效率，但是在低光速领域(粒子速度较低时)因为空间电荷效应而使得束流容易扩散，束流光晕较大。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种混合型离子加速装置，其通过把射频四极场和漂移管两种加速结构合并到一个交叉指H型的加速腔体内，同时具有射频四极场的高传输效率、漂移管结构的高梯度加速能力，以及交叉指H型加速器的高功率加速效率，从而解决了现有技术的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的一种混合型离子加速装置，其特点是包括腔体，所述的腔体内同一中心线设置射频四极场段和漂移管段两部分，射频四极场段和漂移管段的对接处对应设置有地基板，所述的腔体内上下对称设置有两个T形板，腔体两端设置有端板；所述的射频四极场段包括两组射频四极场杆型电极，射频四极场杆型电极通过射频四极场电极支架和射频四极场电极支架支撑杆安装在T形板上，射频四极场电极支架与射频四极场杆型电极之间设置有电极支撑接触部件；所述的漂移管段为多个漂移管电极式结构，每个漂移管电极分别通过漂移管支撑杆安装在T形板上，相邻漂移管电极之间的间隙为交互相位聚束结构方式，漂移管支撑杆为交叉指H型设计。

所述的地基板、射频四极场杆型电极和漂移管电极为同中心线设置，地基板与射频四极场杆型电极和漂移管电极相邻处均设置有间隙，地基板通过地基板支撑杆安装在腔体外壁上，地基板支撑杆与射频四极场电极支架支撑杆和漂移管支撑杆为垂直设置。

所述的射频四极场段中相邻的两个射频四极场杆型电极支架分别通过电极支撑接触部件固定连接水平方向杆型电极和垂直方向杆型电极。

所述的射频四极场电极支架支撑杆和漂移管支撑杆的个数根据腔体程度和功率计算确定，相邻的射频四极场电极支架支撑杆和漂移管支撑杆呈交叉指H型结构。

所述的射频四极场杆型电极在腔体做连续波运行或者做高占空比运行时，或者由发热计算运行时因馈入功率而引起的热变形能引起腔体频率失谐时，射频四极场杆型电极内部设置冷却回路，冷却回路为直线型结构，射频四极场杆型电极的冷却回路通过电极支撑接触部件及T型板和整个冷却系统连为一体。

所述的地基板为圆形电极，当腔体做连续波运行或者做高占空比运行时，或者由发热计算运行时因馈入功率而引起的热变形能引起腔体频率失谐时，地基板内部设计冷却回路，冷却回路为掏空水路再焊接密封设计，冷却回路通过地基板支撑杆和整个冷却系统连为一体。

所述的漂移管电极为圆形电极，当腔体做连续波运行或者做高占空比运行时，或者由发热计算运行时因馈入功率而引起的热变形能引起腔体频率失谐时，漂移管内部设计冷却回路，冷却回路为掏空水路再焊接密封设计，冷却回路通过漂移管电极支撑杆以及T型板和整个冷却系统连为一体。

漂移管段的束流聚焦方式为交互相位聚束方式。若根据计算，交互相位聚焦方式不能满足束流聚束时，可以通过在漂移管内部设置永久磁铁的方式来对束流进行聚束。

所述的射频四极场电极支架支撑杆、漂移管支撑杆和地基板支撑杆中设置有冷却回路，冷却回路为掏空支撑杆中心部设计，冷却回路通过腔体外壁和整个系统的冷却回路连为一体。

所述的腔体为真空腔筒，其真空度为10^-4-10^-7Pa。