一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置的制作方法

本发明属于回旋加速器，尤其涉及一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提出一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，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，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。

2、本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

3、一种质子、氢原子双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2上，布设有质子、氢原子双电荷态束流引出装置；该双电荷态束流引出装置设有由不同厚度且不同位置剥离膜组合而成的剥离靶，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。

4、进一步地，所述质子、氢原子双电荷态束流引出装置，由剥离膜a、剥离膜c组合而成的剥离靶构成；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c的厚度足够厚，使引出质子h+占比99.9％以上。

5、进一步地，该由剥离膜a、剥离膜c组合而成的剥离靶，通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节。

6、进一步地，所述通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节，具体为：剥离膜c前端半径越小，质子束占比越高，氢原子束占比越低。

7、进一步地，所述通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节，具体为：当剥离膜c前端半径等于剥离膜a前端半径时，只引出质子束。

8、进一步地，所述通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节，具体为：在调整剥离膜c的位置时，剥离膜c内侧半径不能小于剥离膜a前端半径，用以防止在小于剥离膜a内侧半径的地方，剥离膜c将未达到引出能量区轨迹上的粒子进行剥离。

9、本发明的优点效果

10、1、本发明通过在束流引出轨迹上安装剥离靶和/或静电偏转板，通过在剥离靶上安装由多个厚度不同、纵向位置不同、径向位置不同的剥离膜，通过调节各个剥离膜的径向位置进而在线调节各成分束流占比，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。

11、2、本发明巧妙地利用了剥离后各种电荷态束流流强之和(即总流强)等于剥离前的流强的特点，解决了长期以来本领域技术人员难以解决的在线在调节各成分束流占比的疑难问题：由于本发明在束流引出轨道上设置了针对多电荷态的多个剥离膜而非只有一种剥离膜，多电荷态的多个剥离膜，当其中一个剥离膜因调节其径向位置使得通过它的流强减弱不能100％的将注入流强引出时，剩下的流强就会被引出轨道上其它电荷态的剥离膜所“吸附”，之所以被“吸附”而不会再次合并到当前剥离膜的下一个束团中，是因为剩下的流强“有处可去”而非无处可去，既然“有处可去”就不会继续在加速器引出轨道上旋转，也就不会合并到当前剥离膜的下一个束团中。

技术特征：

1.一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，其特征在于：在束流加速至引出能量的轨迹上，布设有质子、氢原子双电荷态束流引出装置；该双电荷态束流引出装置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。

2.根据权利要求1所述一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，其特征在于：所述质子、氢原子双电荷态束流引出装置，由剥离膜a、剥离膜c组合而成的剥离靶构成；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c的厚度足够厚，使引出质子h+占比99.9％以上。

3.根据权利要求2所述一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，其特征在于：其特征在于：该由剥离膜a、剥离膜c组合而成的剥离靶，通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节。

4.根据权利要求3所述一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，其特征在于：所述通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节，具体为：剥离膜c前端半径越小，质子束占比越高，氢原子束占比越低。

5.根据权利要求3所述一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，其特征在于：所述通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节，具体为：当剥离膜c前端半径等于剥离膜a前端半径时，只引出质子束。

6.根据权利要求3所述一种质子、氢原子双电荷态束流引出装置，其特征在于：所述通过调整剥离膜c的径向位置,实现质子、氢原子占比的在线调节，具体为：在调整剥离膜c的位置时，剥离膜c内侧半径不能小于剥离膜a前端半径，用以防止在小于剥离膜a内侧半径的地方，剥离膜c将未达到引出能量区轨迹上的粒子进行剥离。

技术总结
本发明公开了一种质子、氢原子双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、氢原子双电荷态束流引出装置；该双电荷态束流引出装置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。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。

技术研发人员：冀鲁豫,安世忠,宋国芳,纪彬,边天剑,王哲
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13