[发明专利]一种高能、强流交变梯度回旋加速器

说明书

本发明公开了一种高能、强流交变梯度回旋加速器，包括强偏转磁场的注入和引出系统、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；通过引入周期性高梯度扭摆磁铁，使束流可以稳定的加速到1GeV以上，突破了传统回旋加速器的引出束流能量限制。

技术领域

本发明属于加速器技术领域，尤其涉及一种高能、强流交变梯度回旋加速器。

背景技术

在高功率(功率是通过流强与能量的乘积表示的)质子加速器中，回旋加速器方案、直线加速器与快循环同步加速器的组合方案是国际上广泛认可的两个方案。比如瑞士保罗谢尔研究所的590MeV回旋加速器(功率1.3MeV，回旋加速器方案)，我国的中国散裂中子源(束流能量1.6GeV，功率0.1MW，直线加速器与快循环同步加速器的组合方案)，美国的散裂中子源(束流能量1.0GeV，功率1.4MW，直线加速器与快循环同步加速器的组合方案)。

回旋加速器方案的优点是流强大、连续束、造价低，缺点是当束流在能量较高时由于磁场非线性效应而导致束流最高引出能量普遍在1GeV以下，从而限制了回旋加速器功率的进一步提高。

直线加速器与快循环同步加速器的组合方案的优点是可以极大地提高束流的引出能量,可达GeV量级。缺点是平均流强较小、脉冲束、造价昂贵、工程难度大。此方案因为平均流强较小从而限制了束流功率的提高。

从两个方案的优缺点分析可以看出，未来高功率质子加速器的发展方向是结合回旋加速器方案、直线加速器与快循环同步加速器的组合方案两者的优点，进行可以产生束流能量高(高能)、束流强度大(强流)的加速器研究。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种高能、强流交变梯度回旋加速器，目的是解决现有技术加速器束流能量相对低、束流强度相对小的问题。

本发明为解决其技术问题采取以下技术方案：

一种高能、强流交变梯度回旋加速器，其特点是：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。