紧凑型强流H2+离子束产生装置

本发明涉及回旋加速器领域，尤其涉及一种紧凑型强流h2+离子束产生装置。

背景技术：

1、相较于传统的射频直线加速器，回旋加速器由于体积小，造价低的优势在放射性医用同位素生产领域得到了普遍应用。为了提高束流利用效率以及注入流强，一般采用外部离子束注入方案，位于回旋加速器外部的离子源产生的离子束经过低能传输线的传输注入回旋加速器中。传统的低能传输线主要包括偏转磁铁，螺线管，四极透镜，斩波器等束流光学元件，同时为了避免偏转磁铁的磁场受到回旋加速器外部杂散磁场的影响，偏转磁铁距离回旋加速器的位置较远，以上两点导致了采用外部注入方案时回旋加速器的低能传输线体积较大，不利于设备的小型化。

2、为了减小设计的回旋加速器系统的体积，同时有效提高回旋加速器的注入流强，本发明提出了一种采用速度选择器的低能传输线设计方案，利用速度选择器代替偏转磁铁与斩波器实现束流的质量选择与结构性时序的实现，可以有效减小回旋加速器低能传输线的尺寸，离子源引出的束流经过低能传输线的选择与匹配后注入rfq加速器，经过rfq聚束后注入回旋加速器中。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种紧凑型强流氢离子束(h2+离子束)产生装置，所述离子束装置结构紧凑，能够减小占用空间。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明提供一种紧凑型强流h2+离子束产生装置，包括：

4、离子源，所述离子源用于产生离子束流；

5、速度选择器，所述离子束流进入至所述速度选择器中，所述速度选择器对速度v满足件条件v＝e/b的粒子选择通过所述速度选择器，而对于速度v不能满足所述条件的粒子则进行阻挡，所述条件中e为速度选择器的电压，b为速度选择器的磁场；

6、至少一个螺线管，所述螺线管用于对通过所述速度选择器的离子束流进行聚焦，所述离子源、速度选择器和螺线管依次连接。

7、进一步的，所述速度选择器包括：

8、屏蔽壳体，所述屏蔽壳体的一端与所述离子源连接，另一端与所述螺线管连接；

9、第一静电偏转板和第二静电偏转板，第一静电偏转板和第二静电偏转板安装在所述屏蔽壳体内，所述第一静电偏转板和第二静电偏转板相对且间隔设置，所述第一静电偏转板和第二静电偏转板之间形成电场，所述电场的电压为所述e，粒子束进入至所述电场内速度的方向与所述电场的方向垂直；

10、第一磁极头和第二磁极头，所述第一磁极头和第二磁极头安装在所述屏蔽壳体内，所述第一磁极头和第二磁极头相对且间隔设置，所述第一磁极头和第二磁极头之间形成磁场，所述磁场的强度为所述b，所述磁场与所述电场垂直，所述粒子束流从所述屏蔽壳体的一端进入至所述电场和磁场内进行选择后从所述屏蔽壳体的另一端出去。

11、进一步的，所述速度选择器还包括若干根绝缘撑杆，所述绝缘撑杆的一端与所述屏蔽壳体的内壁连接，另一端与所述第一静电偏转板或第二静电偏转板连接，所述绝缘撑杆用于将所述第一静电偏转板和第二静电偏转板固定支撑在所述屏蔽壳体内。

12、进一步的，所述螺线管包括两个，两个所述螺线管分别为第一螺线管和第二螺线管，设置两个螺线管的作用为调节所述离子束流的twiss参数，使所述离子束流的twiss参数与后端加速器入口要求匹配。

13、进一步的，还包括法拉第筒和分子泵，所述法拉第筒用于测量离子源引出的离子束流的强度，所述分子泵用于获取束线内部所需真空。

14、进一步的，所述屏蔽壳体为采用高磁导率的纯铁材料制成，所述纯铁材料的相对磁导率为1000。

15、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

16、本发明使用速度选择器代替偏转磁铁与斩波器通过合理的设计速度选择器的高磁导率外壳，可以有效的屏蔽回旋加速器外部磁场对偏转磁铁与斩波器的干扰，因此速度选择器可以安置在距离回旋加速器较近的位置，有效的减小了低能传输线的尺寸。并且利用速度选择器同时代替了低能传输线中需要的偏转磁铁与斩波器，同时完成了束流粒子种类的选择与注入束流结构性时序的实现。

技术特征：

1.一种紧凑型强流h2+离子束产生装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的紧凑型强流h2+离子束产生装置，其特征在于，所述速度选择器包括：

3.根据权利要求2所述的紧凑型强流h2+离子束产生装置，其特征在于，所述速度选择器还包括若干根绝缘撑杆，所述绝缘撑杆的一端与所述屏蔽壳体的内壁连接，另一端与所述第一静电偏转板或第二静电偏转板连接，所述绝缘撑杆用于将所述第一静电偏转板和第二静电偏转板固定支撑在所述屏蔽壳体内。

4.根据权利要求1所述的紧凑型强流h2+离子束产生装置，其特征在于，所述螺线管包括两个，两个所述螺线管分别为第一螺线管和第二螺线管，设置两个螺线管的作用为调节所述离子束流的twiss参数，使所述离子束流的twiss参数与后端加速器入口要求匹配。

5.根据权利要求1所述的紧凑型强流h2+离子束产生装置，其特征在于，还包括法拉第筒和分子泵，所述法拉第筒用于测量离子源引出的离子束流的强度，所述分子泵用于获取束线内部所需真空。

6.根据权利要求2所述的紧凑型强流h2+离子束产生装置，其特征在于，所述屏蔽壳体为采用高磁导率的纯铁材料制成，所述纯铁材料的相对磁导率为1000。

技术总结
本发明涉及一种紧凑型强流H<subgt;2</subgt;<supgt;+</supgt;离子束产生装置，包括离子源、速度选择器和至少一个螺线管。所述离子源用于产生离子束流。所述离子束流进入至所述速度选择器中，所述速度选择器对速度v满足件条件v＝E/B的粒子通过所述速度选择器，而对于速度v不能满足所述条件的粒子则进行阻挡，所述条件中E为速度选择器的电压，B为速度选择器的磁场。所述螺线管用于对通过所述速度选择器的离子束流进行聚焦。由离子源引出的离子束经过速度选择器的选择后得到加速器所需的目标离子，经过螺线管的聚焦后完成束流twiss参数的匹配，随后注入RFQ加速器完成束流聚束。

技术研发人员：孙良亭,刘玉国,赵红卫,杨尧
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13