适用于200‑250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道的制作方法

本实用新型属于回旋加速器设计技术，具体涉及一种适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道。

背景技术：

200-250MeV超导质子回旋加速器在质子治疗、航天军工和核物理基础研究等领域有广泛的应用。大部分质子回旋加速器均采用静电偏转板进行引出，在经过偏转板后，束流不可避免地要经过长距离的边缘场区域，由于引出区的边缘场很大，会引起束流发散，从而造成束流损失。为了抑制边缘场对束流的散焦作用，往往采用无源磁通道元件对束流进行聚焦。在大部分能量较低的质子回旋加速器中，引出路径较短，往往把磁通道做成一个整体。而在200-250MeV的超导质子回旋加速器中，束流引出路径较长，兼顾整个引出路径的磁通道整体设计会对加速区主磁场产生重大影响，对主磁场的垫补带来很大的困扰。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对200-250MeV超导质子回旋加速器中引出轨迹上的束流发散问题，提供一种超小型的磁通道设计，完成引出过程中的束流聚焦。

本实用新型的技术方案如下：一种适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，由三块沿束流方向设置的铁块组成，其中一块铁块朝向束流的表面积较大，另外两块铁块朝向束流的表面积较小，表面积较大的铁块位于束流的内侧，另外两块表面积较小的铁块位于束流的外侧，所述的两块表面积较小的铁块呈上、下对称布置，束流从三块铁块形成的中间空隙通过。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，所述的三块铁块朝向束流的一面均呈矩形结构。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，磁通道的孔径为5-7mm。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，所述的三块铁块水平方向的厚度均小于6mm。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，所述的两块表面积较小的铁块在竖直方向的总高度小于30mm。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，所述的表面积较大的铁块在竖直方向的高度为10-20mm。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，所述的三块铁块形成的磁通道的长度为10-20cm。

进一步，如上所述的适用于200-250MeV超导质子回旋加速器束流引出的超小型磁通道，其中，磁通道所形成的中间磁场梯度为1-5KGs/cm。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型所提供的超小型磁通道可以沿束流轨迹依次设置多个，其结构紧凑，主要影响引出轨迹附近的磁场，对主磁场的影响很小，避免了主磁场垫补的复杂性。本实用新型可以很好的解决200-250MeV超导质子回旋加速器中引出轨迹的束流发散问题，完成引出过程中的束流聚焦。

附图说明

图1为本实用新型小型磁通道和束流轨迹示意图；

图2为磁通道垂直于束流方向的截面示意图；

图3为超导质子回旋加速器中引出轨迹上六个磁通道的布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型所提供的超小型磁通道由三块铁块组成，束流从三块铁块形成的中间空隙通过。

三块铁块包括一块较大的铁块12和两块较小的铁块13，本实施例中铁块朝向束流11的一面均呈矩形结构，各铁块整体呈细长的立方体形状。铁块12朝向束流的矩形表面积较大，另外两块铁块13朝向束流的矩形表面积较小，表面积较大的铁块12位于束流11的内侧，另外两块表面积较小的铁块13位于束流的外侧，两块表面积较小的铁块13相对于束流是呈上、下对称布置的，在三块铁块之间就形成了一个磁通道空间，束流11就是从该磁通道穿过。由于加速器束流的径向包络一般小于5mm，因此，三块铁块形成的磁通道的孔径r(见图2)设计为5-7mm，保证束流通过即可。

如图2所示，本实施例所提供的磁通道的三块铁块水平方向的厚度d均小于6mm，上、下两块表面积较小的铁块在竖直方向的总高度H小于30mm，表面积较大的的铁块的竖直高度h范围为10-20mm。

由于磁通道铁块是立方体形状，而束流的轨迹近似为圆弧线，为了使束流不打在铁块上，磁通道的长度不能太长，一般为10－20cm之间。

依照上述尺寸设计的磁通道所形成的中间磁场梯度在1-5KGs/cm之间。

实施例

如图3所示，某超导质子回旋加速器中，引出质子能量为240MeV，由两个静电偏转板2、3引出，引出偏转板后的束流品质非常糟糕，图中1为磁极。由于偏转板出口处束流发散严重，采用小型磁通道的方式进行聚束，在出品位置放置一个磁通道元件4，磁场梯度为4.5kGs/cm；随后在引出轨迹10上依次放置五个磁通道5、6、7、8、9进一步聚束，五个磁通道的磁场梯度均为3kGs/cm。由于磁通道很小，可以通过非导磁材料进行封装，固定在恒温器内壁上，安装非常方便。表1给出了图3中磁通道元件4、5、6、7、8、9的详细尺寸。

表1、实施例中超导质子回旋加速器引出磁通道元件尺寸

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。