[发明专利]一种无液氦射频超导加速器

权利要求书

1.一种无液氦射频超导加速器，其特征在于，包括带电粒子注入系统（10）、束流传输系统（20）、加速模组系统（30）、功率源系统（40）、低电平与控制系统（50）和应用终端（60）；

其中，所述加速模组系统（30）的输入端和输出端分别通过所述束流传输系统（20）连接所述带电粒子注入系统（10）的输出端和所述应用终端（60）的输入端；

所述带电粒子注入系统（10）被配置为产生特定能量、特定种类、特定流强、特定参数的带电粒子束流；

所述束流传输系统（20）被配置为引导从所述带电粒子注入系统（10）引出的带电粒子束流进入所述加速模组系统（30）的超导腔被加速，以及引导从所述加速模组系统（30）的超导腔引出的被加速的带电粒子束流按照指定的轨迹传输到所述应用终端（60）；

所述功率源系统（40）与所述加速模组系统（30）的超导腔连接，所述功率源系统（40）被配置为向所述加速模组系统（30）的超导腔提供射频功率，以在所述超导腔内建立射频电磁场，使带电粒子束流在所述超导腔内受电磁场作用而被加速；

所述低电平与控制系统（50）分别与所述带电粒子注入系统（10）、束流传输系统（20）、加速模组系统（30）和应用终端（60）电连接，所述低电平与控制系统（50）被配置为通过采集加速器的温度、真空度、射频、束流位置、束流能量、束流发射度信号并进行处理，以监测加速器的运行状态，维持所述超导腔内的电磁场幅度和相位稳定；

所述加速模组系统（30）包括：超导腔（1），被配置成给带电粒子束流提供能量；低温单元（2），被配置成向所述超导腔（1）提供所需的低温环境；真空单元（3），与所述超导腔（1）连接，所述真空单元（3）被配置成向所述超导腔（1）提供运行所需的腔体真空环境与夹层真空环境；

所述低温单元（2）包括：冷屏（2-1），罩设在所述超导腔（1）的外部，所述冷屏（2-1）被配制成降低所述超导腔（1）的静态热损；磁屏蔽层，布置在所述冷屏（2-1）和超导腔（1）之间的空间内，所述磁屏蔽层被配制成屏蔽地球环境磁场，减小所述超导腔（1）的磁通俘获；导冷块（2-2），多组所述导冷块（2-2）布置在所述超导腔（1）的发热区域，且所述导冷块（2-2）的内表面与所述超导腔（1）的外表面贴合；二级冷板（2-3），设置在所述导冷块（2-2）的上方，且所述二级冷板（2-3）的一侧通过柔性冷链（2-4）分别与多组所述导冷块（2-2）连接；制冷机（2-5），至少一台所述制冷机（2-5）设置在所述二级冷板（2-3）的上方，且所述制冷机（2-5）的二级冷头（2-6）通过柔性冷链（2-4）与所述二级冷板（2-3）的另一侧连接。

2.根据权利要求1所述的无液氦射频超导加速器，其特征在于，所述功率源系统（40）包括功率源和耦合器（4），所述耦合器（4）与所述超导腔（1）的耦合口连接，所述耦合器（4）被配置为将所述功率源输出的射频功率馈入所述超导腔（1）。

3.根据权利要求2所述的无液氦射频超导加速器，其特征在于，所述束流传输系统（20）包括束流管道、磁铁元件以及束流诊断元件，所述束流管道采用不锈钢加工而成并与所述加速模组系统（30）的管道对接，所述束流管道抽真空，且真空度低于1e-5Pa，所述束流管道的连接处全部采用金属密封保证高真空；所述束流管道上布置有测量带电粒子束流位置、能量、流强、发射度的束流诊断元件，所述束流管道上还布置有用于带电粒子束流偏转的二极磁铁，和/或用于带电粒子束流聚焦的螺线管和四极磁铁，和/或用于消色散的六极磁铁，和/或用于辐照所需的扫描磁铁。

4.根据权利要求1所述的无液氦射频超导加速器，其特征在于，所述带电粒子注入系统（10）产生的带电粒子包括电子、质子或碳离子。