[发明专利]一种高能、强流交变梯度回旋加速器

权利要求书

1.一种高能、强流交变梯度回旋加速器，其特征在于：包括强流回旋加速器注入引出结构、增加轴向聚焦力的沿加速器圆周方向布设的多个周期性高梯度产生扭摆轨道的磁铁组件、沿加速器圆周方向磁铁组件之间布设的多个长漂移节、实现连续束加速的大范围变轨道磁铁结构，大功率高稳定度高频加速系统；所述大功率高稳定度高频加速系统腔体布置在各个长漂移节内、与周期性高梯度产生扭摆轨道的磁铁组件组成主回旋加速器结构；粒子由加速器内圈上某一漂移节内侧的注入系统注入，经主回旋加速器加速，最后由加速器外圈上某一漂移节外侧的引出系统将束流引出；所述磁铁组件即为周期性高梯度产生扭摆轨道的磁铁组件；

所述多个周期性高梯度产生扭摆轨道的磁铁组件沿着加速器圆周方向间隔布设，每个周期性高梯度产生扭摆轨道的磁铁组件包括两个正向偏转径向聚焦磁铁和一个反向偏转轴向聚焦磁铁、且反向偏转轴向聚焦磁铁位于两个正向偏转径向聚焦磁铁的中间；所述正向偏转径向聚焦磁铁、反向偏转轴向聚焦磁铁为沿着垂直方向布设的磁极方向相反的磁铁；

所述大范围变轨道磁铁结构，包括磁极结构、磁气隙结构、励磁线圈；所述磁极结构为开口朝向加速器圆心且磁极竖直方向布设的蹄形结构，且蹄形结构上下两条边为螺旋线，所述蹄形磁极结构沿加速器半径方向的宽度为束流加速能量达到2GeV及以上时的半径宽度；所述变轨道是指随着束流的能量的不断加大、束流所运行的轨道半径也不断加大，轨道半径的变化称之为变轨道。

2.根据权利要求1所述一种高能、强流交变梯度回旋加速器，其特征在于：所述多个长漂移节的每个长漂移节的周向长度包括1米及1米以上、分别位于沿加速器圆周方向布设的相邻周期性高梯度产生扭摆轨道的磁铁组件之间的无磁场空间中、所述每个长漂移节用于在长漂移节内沿加速器圆周方向布设2个及2个以上的高频加速腔体。

3.根据权利要求1所述一种高能、强流交变梯度回旋加速器，其特征在于：所述磁气隙结构包括蹄型磁极结构上下两个磁极之间的空间高度，变高度磁气隙结构即是随着加速器半径的加长，该蹄型磁极结构的上下两条边之间的距离或磁气息结构的空间高度缩短；所述励磁线圈为异型大尺寸高温超导励磁线圈，所述励磁线圈分别缠绕在蹄型磁极上下两个相对面的各自边线周围并进行励磁，从而在所述随半径而变化的变高度磁气隙结构中产生所设计的磁场。

4.根据权利要求1所述一种高能、强流交变梯度回旋加速器，其特征在于：所述大功率高稳定度高频加速系统，由分别布设在沿加速器圆周方向相邻磁铁组件之间的每个长漂移节内的2个或2个以上的高频腔体、以及分别与每个高频腔体一一配套的低电平高频控制器和功率放大传输系统组成，所述功率放大传输系统包括高频机，传输线，耦合窗，所述低电平高频控制器负责产生合适大小的低电平高频信号，并用产生的低电平高频信号去驱动所述高频机；所述高频机负责把低功率的高频信号放大为高功率高频电磁波，再通过传输线将其输运到耦合窗；所述耦合窗负责把高频功率从放大系统耦合到高频腔；其特征在于：所述耦合窗为动态可调耦合窗，所述高频腔为跑道型腔体结构；所述低电平高频控制器的高频信号包括三个可调参数：幅度，相位，频率，其中高频信号频率为固定频率，高频信号控制包括高频信号实时幅度控制、高频信号实时相位控制。

5.根据权利要求1所述一种高能、强流交变梯度回旋加速器，其特征在于：布设在相邻磁铁之间的每个长漂移节内的2个或2个以上的高频腔体的摆放位置相互成一定角度、用于满足高圈能量增益的要求。

6.根据权利要求1所述一种高能、强流交变梯度回旋加速器，所述引出结构以加速器外圈为起点并与加速器外圈成一定角度向背离加速器圆心的方向引出束流，该引出结构路径上布设有静电偏转板、四级聚焦透镜、偏转磁铁，其特征在于：该引出结构布设在加速器外圈相邻两组周期性产生扭摆轨道的磁铁组件之间的长漂移节中，并且引出路径中还布设有切割磁铁。