一种交变相位聚焦漂移管加速器的制作方法

1.本实用新型涉及离子直线加速器，更具体地涉及一种交变相位聚焦漂移管加速器。


背景技术：

2.漂移管直线加速器(drift tube linac，dtl)是一种最为古老的加速结构。1928年德国科学家r.wideroe建成了世界上第一台谐振加速器，他将一个高频电压加载到相邻的几个漂移管上，从而在相邻漂移管之间的间隙中形成了交替变化的电场。当间隙电场处于加速状态时，粒子正好通过加速间隙从而获得能量；当间隙电场随着时间变为减速时，粒子正好进入加速管内部屏蔽区从而不被减速。
3.1945年以后，美国科学家l.w.alvarez利用第二次世界大战剩余的雷达功率源，并将交变梯度强聚焦原理应用于漂移管加速器，取得了巨大的成功。因此该种类型的加速器也称为alvarez型漂移管加速器(alvarez-dtl)，其加速相位工作在固定值(通常是-30
°
左右)，其腔体工作在0模状态，因此相邻两个加速间隙的相位差是360度。
4.交变相位聚焦漂移管直线加速器(alternating phased focusing drift tube linac，apf-dtl)最早在1970年代由苏联科学家i.m.kapchinskij提出。现有的apf-dtl通常采用一体式圆柱形壳体，在壳体内部安装上下两个基座脊，其加速主体即漂移管通过焊接或者铆接的方式固定，这使得apf-dtl的加工工序繁琐、安装准直困难和稳定可靠性低下。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术中apf-dtl加工工序繁琐、安装准直困难和稳定可靠性低下的问题，本实用新型提供一种交变相位聚焦漂移管加速器。
6.根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器，其包括第一壳体、第二壳体和加速主体，其中，第一壳体通过其内周壁限定第一加速半腔，第二壳体通过其内周壁限定第二加速半腔，加速主体为板式结构一体成型的中心算盘结构，加速主体包括框架和在框架内沿轴线交替排列的漂移管和加速间隙，加速主体通过框架安装固定在第一壳体和第二壳体之间以使得第一加速半腔和第二加速半腔分别位于加速主体的相对两侧，第一加速半腔、第二加速半腔和加速间隙组合成为交变相位聚焦漂移管加速器的加速腔。
7.优选地，第一壳体和第二壳体分别具有高频密封槽和真空密封槽。
8.优选地，第一壳体和第二壳体的内部轮廓为半径沿着轴向变化的半圆柱。
9.优选地，加速腔内无磁铁结构。
10.优选地，相邻两个漂移管的相位差为180度。
11.优选地，交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体和第二壳体上的用于调节加速腔的电磁场形态的若干可动调谐器和/或固定调谐器。
12.优选地，交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体或第二壳体上的用于对加速腔的电磁场进行采样的若干场探针。
13.优选地，交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体上的用于向加速腔导入高频电场的功率耦合器。
14.优选地，交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第二壳体上的用于连接真空泵以使加速腔保持真空的真空抽口。
15.根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器，其加速主体由交替排列的漂移管和加速间隙构成，其腔体工作在π模模式，具有较高的加速梯度和加速效率；采用一体化中心算盘结构加速主体与两个半腔组合成完整加速腔的方式，加工简便。根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器，没有聚焦磁铁，避免了极为繁琐的磁中心测量和准直工作，大大地降低了加工的难度和成本。总之，根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器，具有结构简单、成本较低、效率较高、运行可靠等优点。
附图说明
16.图1是根据本实用新型的一个优选实施例的交变相位聚焦漂移管加速器的整体结构示意图；
17.图2是图1的交变相位聚焦漂移管加速器的爆炸图；
18.图3是图2的交变相位聚焦漂移管加速器的加速主体的结构示意图；
19.图4是图1的交变相位聚焦漂移管加速器的左侧视图；
20.图5是图1的交变相位聚焦漂移管加速器的右侧视图。
具体实施方式
21.下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。
22.如图1-图2所示，根据本实用新型的一个优选实施例的交变相位聚焦漂移管加速器包括第一壳体1、第二壳体2和加速主体3，其中，第一壳体1通过其内周壁限定第一加速半腔，第二壳体2通过其内周壁限定第二加速半腔，加速主体3为板式结构并安装固定在第一壳体1和第二壳体2之间，从而使得第一加速半腔和第二加速半腔分别位于加速主体3的相对两侧。第一壳体1和第二壳体2分别具有高频密封槽和真空密封槽，从而提供高频密封和真空密封。在本实施例中，第一壳体1和第二壳体2的内部轮廓为半径沿着轴向变化的半圆柱。在本实施例中，第一壳体1和第二壳体2的外部轮廓呈现为梯形，加速主体3被夹置固定在两梯形的下底之间。本实用新型的第一壳体1和第二壳体2为分体结构，易于加工制造，加速主体3采用单块铜材加工而成，比分体式零件加工更加方便，降低加工成本。
23.如图3所示，加速主体3为一体成型的中心算盘结构，用于提供加速和聚焦作用。具体地，加速主体3包括框架31和在框架31内沿轴线交替排列的漂移管32和加速间隙33，相邻两个漂移管32的相位差为180度。第一壳体1限定的第一加速半腔、第二壳体2限定的第二加速半腔和加速主体3限定的加速间隙33组合成为交变相位聚焦漂移管加速器的加速腔结构，该加速腔内无磁铁结构。在加载高频功率后，加速间隙33区域将产生对束流有加速和聚束作用的电场。当束流经过负加速相位时，粒子感受到纵向的聚焦作用和横向的散焦作用；当束流经过正加速相位时，粒子感受到纵向的散焦作用和横向的聚焦作用。特别地，漂移管32与框架31一体加工成型为单个零件。应该理解，漂移管32可根据需要一体成型为具有不同的长度。
24.回到图1，根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体1和第二壳体2的梯形的上底上的四个可动调谐器4和四个固定调谐器5，以对腔体的频率和场分布进行调节，即调节电磁场的形态。应该理解，该可动调谐器4和固定调谐器5的数目可以根据需要进行调节，调谐器4，5沿束流前进方向在腔体两侧交替分布，用以调节加速器不同位置的场分布。根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体1的梯形的(位于上部的)腰上的一个功率耦合器6，以馈入高频功率，即导入来自高频功率源的高频电场。根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体1和第二壳体2的梯形的(位于上部的)腰上的四个吊环7，用以吊装加速器。
25.如图4所示，根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第二壳体2的梯形的(位于下部的)腰上的一个真空抽口8，与真空泵连接，使用真空泵为腔体保持真空。应该理解，该真空抽口8的数目可以根据需要进行调节。
26.如图5所示，根据本实用新型的交变相位聚焦漂移管加速器还包括安装在第一壳体1的梯形侧面的两个场探针9以采集加速腔内场信号，即对电磁场进行采样。应该理解，该场探针9的数目可以根据需要进行调节。
27.以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。