[发明专利]加速器的剥离靶运动控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种加速器的剥离靶运动控制系统及其控制方法，涉及加速器的换靶技术领域，包括:剥离靶、剥离膜、驱动装置、采集装置以及控制装置；所述剥离靶中设置有剥离膜；所述驱动装置与所述剥离靶连接，所述驱动装置用来驱动所述剥离靶中的剥离膜到达引出半径的范围中且可以精确定位；所述控制装置与所述驱动装置连接；所述采集装置与所述控制装置连接。通过控制器与其控制的电机，实现了准确控制剥离膜处在引出半径的范围内且可以精确定位的效果。

技术领域

本发明涉及针对加速器的剥离靶技术领域，尤其是涉及一种加速器的剥离靶运动控制系统及其控制方法，特别是涉及一种质子回旋加速器的剥离靶运动控制系统及其控制方法。

背景技术

1930年，Earnest O.Lawrence提出了回旋加速器的理论，他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量。1931年，他和他的学生利文斯顿(M.S.Livingston)一起，研制了世界上第一台回旋加速器，这台加速器的磁极直径只有10cm，加速电压为2kV，可加速氘离子达到80keV的能量，向人们证实了他们所提出的回旋加速器原理。随后，经M.Stanley Livingston资助，建造了一台25cm直径的较大回旋加速器，其被加速粒子的能量可达到1MeV。回旋加速器的光辉成就不仅在于它创造了当时人工加速带电粒子的能量记录，更重要的是它所展示的回旋共振加速方式奠定了人们研发各种高能粒子加速器的基础。

在回旋加速器中，质子回旋加速器在核医学、核物理基础研究等领域有广泛的应用。与一些分离扇回旋加速器比较，紧凑型质子回旋加速器具有结构紧凑，运行功率损耗小的优点。其中，束流引出区域的束流偏转装置是此类加速器的关键部件之一。由于空间的限制，在超导质子加速器中，所用的束流偏转装置多采用静电偏转方法。束流引出的静电偏转方法是采用静电偏转电压对束流施加向外的作用力，使束流脱离加速区进入边缘场区域，边缘磁场快速下降，导致束流偏转进入引出磁通道内。

具体而言，回旋加速器发展历史悠久，而束流强度达1个毫安以上量级的束流为代表的强流是回旋加速器,特别是质子回旋加速器发展的重要发展趋势之一。在回旋加速器发展的过程中，针对包括强流在内的束流引出是限制回旋加速器性能进一步提高的一大难题。

对于不同用途不同种类的质子回旋加速器，直接加速质子的质子回旋加速器的束流引出方式通常使用的是静电偏转共振引出的引出方式；而对于加速负离子束或者是多电荷态的离子回旋加速器，其束流的引出方式是通过使用剥离膜装置而产生电荷交换的方式而引出的剥离引出方式。其中加速负离子束的回旋加速器，特别是质子回旋加速器采用剥离引出方式，可以大大提高束流引出效率，引出效率可以接近100％。加速负离子的剥离引出方式为：负离子在回旋加速器的真空腔中沿着旋转轨道而被加速旋转，而旋转轨道的半径就作为引出半径，在回旋加速器中，通常负离子回旋一周将被加速若干次(最典型的为四次)，每加速一次负离子的引出半径就增大一次，这样就使得加速的负离子的能量与离子回旋的半径一一对应。为了连续引出特定能量范围内的束流，则引出半径就会随着所定的能量范围固定在一个范围内。要引出特定能量范围所需要的离子束且同时达到很高的束流引出效率，就要在引出半径的范围上设置一个剥离膜，这样负离子穿过剥离膜时即因电子被剥离而变成正离子，随着轨道曲率的反转而被引出加速器。也就是这样只需移动剥离膜的位置到引出半径的范围内，便可以在不改变加速器其它参数的情况下，改变引出束流的能量并达到很好的束流引出效率。随着回旋加速器的束流引出能量的提高，加上负离子在加速一次后的引出半径与其上一次加速的引出半径的间距较小，引出半径的范围也就较小，于是欲引出特定能量的束流则对剥离膜的位置调整的准确度提出了更高的要求。另外剥离膜往往设置在剥离靶上，因此亟待一种加速器的剥离靶运动控制系统来准确控制剥离膜处在引出半径的范围内且要根据引出能量进行精确定位。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种加速器的剥离靶运动控制系统及其控制方法，通过控制器与其控制的电机，实现了准确控制剥离膜处在引出半径的范围内的效果。