[发明专利]一种用于超导回旋加速器磁场调节棒的紧凑型驱动装置

说明书

本发明公开了一种用于超导回旋加速器磁场调节棒的紧凑型驱动装置，该紧凑型驱动装置竖直安装在超导回旋加速器盖板的狭窄空间内、用于连接和带动盖板上的磁场调节棒上下往复运动；该紧凑型驱动装置为细长形状，从上到下包括驱动装置、磁屏蔽体、限位装置、位置反馈装置、磁场调节棒支架主体；所述步进电机和连轴器之间还设有减速机，减速机用于增加小尺寸步进电机的扭矩、在不降低所述驱动装置大推力情况下，缩小所述步进电机的体积；本发明通过在步进电机和精密直线执行器之间增加减速机、通过将只有4.2厘米边宽的步进电机、减速机、精密直线执行器、以及将只有1厘米宽的线性电子尺相结合，解决了在狭窄空间实现大推力的新问题。

技术领域

本发明属于加速器技术领域，尤其涉及一种用于超导回旋加速器磁场调节棒的紧凑型驱动装置。

背景技术

回旋加速器是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要装置，其中超导回旋加速器也是目前医用质子治疗加速器的核心设备。在超导回旋加速器中，为了最小化束流的径向进动，避免相干振荡的发生，提高引出区的束流引出效率，要求束流具有很好的对中性，尤其在单圈引出的回旋加速器中，束流对中是十分关键的。利用磁场调节棒调节磁场一次谐波具有结构简单、无源、没有热负载和可靠性高的优点。

超导回旋加速器的中心区和引出区分别设有磁场调节棒。中心区磁场调节棒用于产生一次谐波使内部离子源中引出的束流径向对中、控制整个加速区的径向振荡；引出区磁场调节棒用于产生共振进动引出所需的特定幅值、相位的一次谐波，提高引出效率。

磁场调节棒驱动装置安装在加速器盖板内、用于驱动磁场调节棒做上下往复运动。由于超导回旋加速器盖板上磁场强度高，强度高则需要安装设备非常多，比如真空泵、制冷机拉杆、高频系统调谐驱动装置、磁场调节棒驱动装置、束流相宽调节器驱动装置等等，由于安装设备相对多而超导回旋加速器自身尺寸又相对其它回旋加速器尺寸小，所以加速器盖板内就显得非常拥挤、安装空间很小，因此，在高磁场环境里狭小的安装空间内设计一套大推力的磁场调节棒驱动装置是一大难点。

现有技术解决大推力磁场调节棒驱动装置的办法，往往是通过增加磁场调节棒驱动装置的体积从而实现大推力，而对于狭小空间内实现大推力却无能为力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种用于超导回旋加速器磁场调节棒的紧凑型驱动装置，目的在于解决狭小空间内实现大推力的问题。

本发明为解决其技术问题提出以下技术方案

一种用于超导回旋加速器磁场调节棒的紧凑型驱动装置，该紧凑型驱动装置竖直安装在超导回旋加速器盖板的狭窄空间内、用于连接和带动盖板上的磁场调节棒上下往复运动；该紧凑型驱动装置为细长形状，从上到下包括驱动装置、磁屏蔽体、限位装置、位置反馈装置、磁场调节棒支架主体；驱动装置由上端的步进电机、下端的精密直线执行器和中间的联轴器构成，下端的精密直线执行器连接磁场调节棒，步进电机位于磁屏蔽体内部，可以有效减少外部磁场对步进电机工作影响；所述精密直线执行器用于将步进电机的旋转运动转化为直线运动，从而带动磁场调节棒进行上下往复运动；

其特点是：所述步进电机和连轴器之间还设有减速机，减速机用于增加小尺寸步进电机的扭矩、在不降低所述驱动装置3200N大推力情况下，缩小所述步进电机的体积；所述减速机、精密直线执行器、步进电机各自的宽度约为细长形状的紧凑型驱动装置安装空间宽度的一半。

所述狭窄空间内安装的紧凑型驱动装置安装空间高度为70厘米、宽度为9厘米，所述减速机、精密直线执行器、步进电机的正方形边长为4.2厘米。

所述磁屏蔽体为高导磁材料Q235A做成密闭的立方体，用于屏蔽外围磁场使步进电机正常工作。