一种用于磁铁密封的结构的制作方法

本实用新型涉及回旋加速器技术领域，具体涉及一种为了给回旋加速器提供真空环境的用于磁铁密封的结构。

背景技术：

回旋加速器，是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要仪器，常用于医学领域。

医用回旋加速器的工作原理是在电场和磁场的共同作用下将微观粒子加速到一定能量，而这一加速过程需要在真空环境下完成，真空环境能够减少了束流在加速过程中的损失，提高束流传输效率，为此，获得优质的真空环境对于加速器的性能提升至关重要。

现有的回旋加速器通常采用真空盒来提供真空环境，但因为需要磁场和电场，所以真空盒必须要和产生磁场和电场的结构连接。而现在真空盒与其他结构的连接上，仅仅通过一层密封圈来进行密封，密封效果不好。

技术实现要素：

本实用新型意在提供一种用于磁铁密封的结构，意在解决现有磁铁密封结构密封效果不好的问题。

为解决以上问题，提供如下方案：

本方案中的用于磁铁密封的结构，包括从上到下依次设置的上盖板、上磁极、真空盒、下磁极和下盖板；所述真空盒具有分别与上磁极和下磁极接触的密封端面；真空盒的密封端面上设有双层密封槽，每层密封槽内均设有密封圈。

本方案的优点在于：

通过双层密封槽的设置，使真空盒与上磁极和下磁极两个端面的连接，都能通过密封槽及其内的密封圈进行密封，保证真空盒与上磁极和下磁极一起形成的加速腔拥有良好的密封性。

此外，从上往下依次设置上盖板、上磁极、真空盒、下磁极和下盖板的结构，能够利用重力，通过上盖板和下盖板将上磁极、真空盒和下磁极三者紧密的压在一起，进一步增加加速腔的密封性。同时，上盖板和下盖板，还能对两者之间的各部分结构起到保护作用。

本方案通过双层密封槽及其相关结构设置，有效解决了现在密封效果不好的问题，密封性好，真空可达1×10^-4pa。且本方案结构简单，便于安装。

进一步，所述真空盒为筒状结构，所述真空盒的上端为真空盒上密封端面，所述真空盒的下端为真空盒下密封端面，双层密封槽分别设置在真空盒上密封端面和真空盒下密封端面上。

将双层密封槽都设置在真空盒上，更加方便加工和安装。

进一步，所述真空盒上密封端面和真空盒下密封端面之间为真空盒的筒壁，所述筒壁上连接有对称设置的内靶连接法兰和离子源连接法兰。

通过内靶连接法兰，使真空盒内的加速腔内能够安装用来进行束流检测的内靶。通过离子源连接法兰，使离子源能够横插进真空盒形成的加速腔内。离子源横向插入，束流轴向聚焦性较好，可提高束流品质。

进一步，所述内靶连接法兰与内靶之间以及离子源与离子源连接法兰之间分别设置有密封垫。

内靶连接法兰以及离子源连接法兰均与真空盒一体成型，通过密封垫使内靶和离子源分别与真空盒筒壁之间进行密封。

进一步，真空盒的筒壁上设有对称设置的两个束流引出端，所述离子源连接法兰位于两个束流引出端的中间位置。

将离子源法兰设置在两个束流引出端之间，能够最大限度地利用真空盒形成的加速腔空间。

进一步，束流引出端上设置有密封环。

通过密封环，使束流引出端与其他部件的连接结构，同样具有良好的密封性。

进一步，真空盒的筒壁上设有观察窗，所述观察窗靠近离子源连接法兰。

通过观察窗，便于观察加速腔内的情况。r为真空盒的半径，观察窗距离离子源连接法兰的距离为0.1r-0.3r的距离。

进一步，所述上磁极和所述下磁极靠近真空盒的一面上均设置有向内突出的山区以及向外突出的谷区；同一个磁极上，所有山区和谷区交叉设置；同一个磁极上，所有山区和谷区一起形成一个圆截面。

通过山区和谷区的设置，使上磁极和下磁极能够在保持磁场平均值不变的情况下，让磁场随方位角变化，利用山区和谷区的边缘磁场产生轴向聚焦力。

进一步，所述山区和谷区均为扇形结构。

这样设置，方便每个磁极的对称加工以及山区和谷区的精确设定。

进一步，所述山区的角度范围为53°-63°，所述谷区的角度范围为25°-35°。

这样的角度范围设置，能够使设计出来的上磁极和下磁极充分保证磁场的等时性，与真空盒一起，为粒子旋转加速提供环境条件。

上盖板和下盖板均采用对称的异形结构，且上盖板和下盖板均有向外延伸的矩形突出部。

上盖板和下盖板采用对称的异形结构，能够方便上下盖板的对齐和安装，矩形突出部能够方便工作人员施力作用到上盖板和下盖板上，便于安装。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中磁铁整体与真空盒的连接关系的示意图。

图2为图1的爆炸图。

图3为本实用新型实施例1中上磁极结构示意图。

图4为本实用新型实施例1中真空盒结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：上盖板1、上磁极2、真空盒3、下磁极4、下盖板5、真空盒上密封端面6、上磁极密封端面7、内靶连接法兰9、束流引出端10、观察窗11、离子源连接法兰12。

实施例1

实施例1基本如附图1所示：用于磁铁的密封结构，包括从上往下依次通过螺钉连接的上盖板1、上磁极2、真空盒3、下磁极4和下盖板5。其中，上盖板1和下盖板5的形状相同，上磁极2和下磁极4的形状相同，上盖板1和下盖板5以及上磁极2和下磁极4分别沿着真空盒3的中心水平线上下对称。这里的中心水平线指的是经过真空盒中心的水平方向的直线。即上盖板1和下盖板5以及上磁极2和下磁极4上下对称。

真空盒3与上磁极2和下磁极4组合形成加速腔。

如图2所示，真空盒3上端的端面为真空盒3上密封端面6。如图2和图3所示，上磁极2下端的端面，即上磁极2靠近真空盒3的端面为上磁极密封端面7。真空盒上密封端面6与上磁极密封端面7接触。在真空盒上密封端面6上开有同轴的双层的密封槽，每个密封槽均为环形，每个密封槽中均安装有密封圈，通过两个密封圈，对真空腔进行双层密封。

本实施例中的密封圈，采用氟橡胶密封圈，当然也可以采用其他材料的橡胶密封圈。

真空盒3下端的端面为真空盒下密封端面，下磁极4上端的端面，即下磁极4靠近真空盒3的端面为下磁极密封端面。真空盒下密封端面与下磁极密封端面与真空盒上密封端面6与上磁极密封端面7采用完全相同的方式进行密封，即真空盒下密封端面上也有同轴的双层密封槽，密封槽内同样安装了密封圈。这样，真空盒3上下两个密封端面分别通过密封槽与上磁极2和下磁极4的密封端面进行密封。

如图4所示，由于回旋加速器的其他部件要在加速器内进行工作，真空盒3为筒状结构，真空盒3具有筒壁，在真空盒3的筒壁上还一体成型连接有供离子源插入的离子源连接法兰12，观察加速腔工作情况的观察窗11，两个束流引出端10，以及用于测量加速腔束流的内靶连接法兰9。

具体实施过程如下：

如图2和图4所示，上盖板1和下盖板5都采用内八角形状。内八角形状，具有一个内八角横截面。内八角横截面为正方形去掉其四个直角形成的等腰直角三角形后，再进一步以等腰直角三角形的底边为等腰梯形的底边朝着正方形对称中心的方向切割下一个等腰梯形后得到的对称形状。

采用内八角块状体，使上盖板1和下盖板5都有四个向外突出的矩形突出部，相邻两个矩形突出部之间有较大的扩口凹槽来供工作人员安装定位，也方便工作人员通过矩形突出部进行着力，来搬运上盖板1和下盖板5。

在制作上盖板1和下盖板5的时候，首先将一个横截面为正方形的长方体，其中正方形的边长a，针对横截面正方形的每个直角，在一个直角的两个直角边上分别选取长度范围为b＝0.1a-0.4a作为等腰直角三角形的腰边形成待切等腰直角三角形，然后按照这个等腰直角三角形的底边作为待切等腰梯形的底边，以c＝0.1b-0.9b的长度范围作为等腰梯形的腰边长度形成待切等腰梯形。

将正方形的每个直角都按照这个待切等腰直角三角形和待切等腰梯形进行切割，得到的横截面形状就是内八角形状。有这个横截面形状的块状体就是内八角体，是上盖板1和下盖板5的形状。

内靶连接法兰9和离子源连接法兰12对称安装在真空盒3的筒壁上。内靶连接法兰9和离子源连接法兰12分别与内靶和离子源之间连接有密封垫。密封垫同样为环形，通常称为“o型”圈。

观察窗包括与真空盒一体成型连接的观察窗法兰，观察窗法兰具有一个窗口，窗口上安装有钢化玻璃，钢化玻璃与观察窗法兰之间同样安装也有用来密封的“o型”圈。

实施例2

本实施例中，真空盒3的筒壁上沿着真空盒3轴线对称的位置上，安装有向外伸出的，与真空盒3一体成型的两个束流引出端10，离子源连接法兰12位于两个束流引出端10的中间位置。

束流引出端10和真空盒3之间安装有密封环。

真空盒3的筒壁上开有观察窗11，观察窗11靠近离子源连接法兰12。通过观察窗11，便于观察加速腔内的情况。r为真空盒3的半径，观察窗11距离离子源连接法兰12的距离为0.1r-0.3r的距离。

观察窗11包括层叠分布的两层钢化玻璃。两层钢化玻璃之间沿着其边缘均涂覆有密封胶。密封胶的涂覆路径也为类似于环形的“o型”圈。在不使用密封胶的时候，可以直接用“o型”圈替换密封胶对各层钢化玻璃进行密封。

双层密封槽为两个同轴的环形槽。环形槽的槽底为弧形结构，且环形槽的顶部设有向环形槽内部水平突出的限位块。槽底为弧形结构，使环形槽不会出现死角，更容易被密封圈填满，使密封效果更好。设置限位块，可以使密封圈安装进密封槽后，不会被轻易脱落。

实施例3

本实施例中，上磁极和下磁极靠近真空盒的一面上均一体成型有向内突出的山区以及向外突出的谷区。其中，内指的是朝向真空盒，外指的是远离真空盒。同一个磁极上，所有山区和谷区交叉对称布置；同一个磁极上，所有山区和谷区一起形成一个圆截面。即，上磁极和下磁极靠近真空盒的一面均有规则地凸起。

山区和谷区均为扇形结构。其中，山区的角度范围为53°-63°，所述谷区的角度范围为25°-35°。当山区的角度范围为58°时，当谷区的角度范围为30°时，上磁极和下磁极形成的磁场的等时性最佳。

以上说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。