[发明专利]一种适用于高功率束流的薄膜降能器

说明书

本发明公开了一种适用于高功率束流的薄膜降能器，包括真空管，位于所述真空管内部、且内部中空的铜基座，环绕安装在所述铜基座内部的冷却水装置，设置在铜基座内部的薄膜，和设置在所述真空管管壁上、支撑固定所述铜基座的支撑底座，所述铜基座与所述真空管同轴设置，本发明通过在铜基座内部设置冷却水装置，冷却水装置能够跟设置在铜基座内的薄膜进行热交换，吸收沉积在薄膜中的热量，降低薄膜的热负载，使薄膜能够正常工作，进而保证在高功率束流下降能器的正常使用。

技术领域

本发明属于粒子加速器领域，具体涉及一种适用于高功率束流的薄膜降能器。

背景技术

在粒子加速器领域，特别是引出束流能量固定的回旋加速器领域，为了满足不同的应用需求，往往需要采用能量选择系统对粒子束流的能量进行调节，束流能量选择系统中最为核心的部件就是降能器，其主要作用是调节束流的能量，目前世界上所涉及的降能器主要应用在癌症、肿瘤治疗等医用治疗系统，例如，瑞士PSI、比利时IBA、日本住友公司均采用类似的多楔型结构降能系统，如图1所示。这种降能器由两块包含若干楔形体的石墨块构成，两块石墨快可相对移动，从而改变束流路径上的石墨厚度，达到改变束流能量的目的；通过降能器后的束流流强基本不变，而束流品质，发射度与散射角要变大，这种降能器可以在80-100ms内使束流路径上的石墨厚度改变5mm，适用于快速点扫描治疗和移动靶体用的体积重复扫描法，但是这种降能器仅适用于低流强、高能量的质子及重离子，粒子单核能一般在100MeV以上束流的能量调节，并不适用于对加速器引出的能量较低的粒子束流的能量调节，例如：在乏燃料辐照萃取实验中需将加速器引出的30MeV的束流能量降低到萃取实验能量要求4-7MeV。

土耳其原子能研究院质子加速器设施研发室(TAEA PAF)建造的真空完全自动化辐照系统，可使流强低至皮安量级的质子束流能量在2-30MeV之间进行调节，其中的能量降低系统可让从回旋加速器引出的能量在15-30MeV之间的质子束流能量降低至2MeV，如图2所示。该系统包括一个用来作为束流垃圾桶并测量质子束流强的法拉第杯，5个箔片夹持器可容纳不同厚度和材料的准直器和薄膜，以获得特定的束流能量，铝支架上箔的有效面积为16cm²，系统易于安装和更换，五个箔片夹持器和法拉第杯可以通过独立控制的气动活塞拔出或推进到束流传输路径上，但是降能器只适用于流强低至皮安的束流的能量调节，适用范围窄；随着流强增大，沉积在降能器薄膜中的热功率越大，薄膜就无法正常工作，进而导致降能器无法工作；所以现在急需开发出一种能够对高流强束流进行调节，且适用范围宽的降能器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高功率束流的薄膜降能器，尤其适用于百瓦量级功率束流，以解决在现有技术的降能器中，随着流强增大，降能器热负载过大无法正常工作等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于高功率束流的薄膜降能器，包括真空管，位于所述真空管内部、且内部中空的铜基座，环绕安装在所述铜基座内部的冷却水装置，设置在铜基座内部的薄膜，和设置在所述真空管管壁上、支撑固定所述铜基座的支撑底座，所述铜基座与所述真空管同轴设置。

优选的，所述冷却水装置包括环绕在所述铜基座壁内部的环绕水管、和与所述环绕水管连通的进水管和出水管，所述进水管和水管另一端穿过所述支撑底座延伸至所述真空管外。

优选的，所述铜基座中空的部分为“T”形中空结构，所述“T”形中空结构包括上中空结构和下中空结构，所述薄膜设置在上中空结构中。

优选的，所述薄膜通过螺套压盖固定安装在所述铜基座内部。

优选的，所述螺套压盖包括同轴连接的上盖和下盖、以及贯穿所述上盖和下盖中心的通孔。

优选的，所述上盖半径大于上中空结构的半径，所述下盖半径与上中空结构的半径相同，所述通孔半径与下中空结构半径相同。