[发明专利]一种用于负氢离子回旋加速器的多电荷态束流引出装置

说明书

本发明公开了一种用于负氢离子回旋加速器的多电荷态束流引出装置：在束流加速至引出能量的轨迹上，布设有质子、负氢离子、氢原子三电荷态束流引出装置；或者布设有质子束和负氢离子双电荷态束流引出装置；或者布设有质子、氢原子双电荷态束流引出装置；该三电荷态或双电荷态束流引出装置均设有由不同厚度且不同位置剥离膜组合而成的剥离靶和/或静电偏转板，该不同位置剥离膜用于在线调节各成分束流占比，该不同位置是指在束流引出的轨迹上，该多个剥离膜相互之间的前后位置不同且径向位置不同；本发明解决了现有技术只能引出单电荷态的束流，且只能在线调节各电荷态束流的总流强，而不能分别调节每种电荷态束流的流强的问题。

技术领域

本发明属于回旋加速器技术领域，尤其涉及一种用于负氢离子回旋加速器的多电荷态束流引出装置。

背景技术

回旋加速器是一种圆形加速器，带电粒子在其中沿闭合轨道做回旋运动，利用作用于加速间隙的周期性振荡的电场，使粒子得到循环重复的加速。因为回旋加速器可以重复利用高频电场加速，所以能用较低的成本使粒子加速至更高的能量，在核物理研究、航空航天、武器装备、同位素生产、癌症治疗、工业辐照等诸多领域得到了广泛的应用。也正是由于回旋加速器占地面积小、成本低、可靠性高、易于维护、用途广等特点，在上个世纪国际上就已出现了大量的商用和工业用的回旋加速器。

在众多应用中，大部分应用对引出束流的电性没有特殊的要求,但随着科学研究的发展，部分应用对于束流电性提出了新的要求：不仅需要一次性地同时提供多态电荷，并且每一种电荷态束流的束流强度要求能够在线灵活调节。所述一次性地同时提供多态电荷，既是除了提供常规的质子束以外、还需要同时提供负氢离子束和/或氢原子束。

上述同时提供多态电荷的难点在于：若采用静电偏转引出方法，则只能引出质子束或负氢离子束其中的一种；同样，若采用剥离膜引出的方法不能引出负氢离子束。

上述在线调节各类电荷量的难点在于：由于每一种引出装置只能引出一种电荷态的束流，不能通过各电荷态束流分摊总电流的方法调整单种电荷的流强，若要在线调整单种类束流流强，则通过调整注入束流强度的方法。假设实现了同一个引出装置能够同时引出多电荷态束流，当采用这种调整注入束流强度的方法调整多电荷态中每一种电荷态的流强时，只能在线调节各电荷态束流的总流强，而不能分别调节每种电荷态束流的流强。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种用于负氢离子回旋加速器的多电荷态束流引出结构，目的在于解决现有技术每一种引出装置只能引出一种电荷态的束流，当采用调整注入束流强度的方法调整多电荷态中每一种电荷态的流强时，只能在线调节各电荷态束流的总流强，而不能分别调节每种电荷态束流的流强的问题。

本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

一种用于负氢离子回旋加速器的多电荷态束流引出装置，其特点是：在束流加速至引出能量的轨迹上，布设有质子、负氢离子、氢原子三电荷态束流引出装置；或者布设有质子束和负氢离子双电荷态束流引出装置；或者布设有质子、氢原子双电荷态束流引出装置；该三电荷态或双电荷态束流引出装置均设有由不同厚度且不同位置剥离膜组合而成的剥离靶和/或静电偏转板，该不同位置剥离膜用于在线调节各成分束流占比，该不同厚度是指按照多电荷态束流引出的需求，将剥离膜设置为不同厚度；该不同位置是指在束流引出的轨迹上，该多个剥离膜相互之间的前后位置不同且径向位置不同；

进一步地，所述质子、负氢离子、氢原子三电荷态束流引出装置，包括由剥离膜A、剥离膜B、剥离膜C组合而成的剥离靶、以及静电偏转板；该剥离膜A的厚度为引出氢原子H时氢原子H流强最高的厚度；该剥离膜B和剥离膜C的厚度足够厚，使引出质子H⁺占比99.9％以上；该剥离膜B的中间设有矩形通孔，该矩形通孔用于控制负氢离子通过静电偏转板时，静电偏转板不被负氢离子轰击。