[发明专利]可加速α粒子和H2

权利要求书

1.一种可加速α粒子和H₂⁺粒子的回旋加速器，其特征在于：包括双ECR离子源系统(1)、基于磁分析器的双束注入线传输系统(2)、主磁铁系统(3)、基于八次谐波的的高频系统(4)、基于偏转板精准控制引出α束流能量的双束引出系统(5)；

所述双束注入线传输系统(2)布设在双ECR离子源系统(1)的双粒子引出口和回旋加速器之间；所述主磁铁系统(3)分上下两层布设在加速器中心平上下两侧,每一侧的主磁铁系统(3)由周向均匀布设的四块磁极、以及磁极外侧的主磁铁盖板组成，每一层的每块磁极和磁极之间为磁场谷区；所述的基于八次谐波的的高频系统(4)分上下两层180度对称布设在对应的磁场谷区内；所述双束引出系统(5)包括分别布设在加速器束流轨迹最外圈的α粒子引出口、以及H₂⁺粒子引出口；

所述加速α粒子和H2+粒子的回旋加速器，共用一套相同的、包括磁铁参数和高频参数的主要技术参数，实现α粒子和H2+粒子的等时性加速；

所述的双ECR离子源系统(1)包括分时注入的α粒子离子源注入系统、以及H₂⁺粒子源注入系统；所述的双引出系统(5)包括分时引出的α粒子引出口、以及H₂⁺粒子引出口，通过静电偏转方式引出α粒子，通过剥离H₂⁺方式引出强流质子束；

所述基于磁分析器的双束注入线传输系统(2)，即是α粒子和H₂⁺粒子使用同一套传输系统：束流通过双束注入线传输系统(2)的30度分析磁铁(2-2)的±30度二极磁铁、分离出归一化发射度0.2πmm mrad的α粒子和H₂⁺粒子，归一化以后的α粒子和H₂⁺粒子，通过前级螺线管(2-1)、30度分析磁铁(2-2)、后级螺线管(2-3)、x-y导向磁铁(2-4)、聚束器(2-5)注入到加速器中心区加速；所述30度分析磁铁(2-2)用于杂质离子分析器；

所述基于偏转板精准控制引出α束流能量的双束引出系统(5)，在加速器设计阶段，以小相宽注入，通过相位选择器严格限制注入中心区的粒子相宽、以控制引出α粒子的能散并减小引出区的束流损失；在加速器调试阶段，通过上位机控制系统实时调节偏转板位置和电压，通过调节偏转板位置和电压，精确控制束流引出点的位置；

所述基于八次谐波的的高频系统(4)，在选择同类型的λ/2双间隙同轴腔情况下，频率提升了一倍，腔体高度和D板张角分别相比四次谐波高频腔减小了一半，为解决八次谐波腔实际腔体高度高出预计高度、导致频率增加的问题，围绕降低频率，将内杆直径、腔体外半径角宽度、D板厚度都做了适应性调整。

2.根据权利要求1所述一种可加速α粒子和H₂⁺粒子的回旋加速器，其特征在于：所述能够不调节任何参数，实现α粒子和H₂⁺粒子的等时性加速，具体为：根据等时性加速原理，粒子的回旋频率为：

其中B为磁场强度，单位为特斯拉，q为粒子电荷数，A为粒子质量数；由于公式(1)中α粒子和H₂⁺粒子的核质比q/A相同，所以回旋频率f近乎相等，该加速器能够实现不调整磁铁、高频参数的情况下实现α粒子和H₂⁺粒子的等时性加速。

3.根据权利要求1所述一种可加速α粒子和H₂⁺粒子的回旋加速器，其特征在于：所述分离出归一化发射度0.2πmm mrad的α粒子和H₂⁺粒子既是：30度分析磁铁(2-2)根据杂质粒子和非杂质粒子在二级磁铁中的的偏转半径和偏转角度不同，计算出α粒子和H₂⁺的偏转角度和半径，从而过滤掉非α粒子和H₂⁺的杂质粒子。