本發(fā)明屬于超導(dǎo)回旋加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高磁場(chǎng)下微型潘寧離子源的引出結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

回旋加速器是利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)共同使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置，是高能物理中的重要儀器，其中超導(dǎo)回旋加速器是目前醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的核心設(shè)備。醫(yī)用質(zhì)子治療加速器能夠?qū)崿F(xiàn)用微觀世界中的質(zhì)子、重離子射線(xiàn)治療腫瘤，是當(dāng)今世界最尖端的放射治療技術(shù)，僅有個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家掌握并應(yīng)用該技術(shù)。

在超導(dǎo)回旋加速器中，離子源技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)(離子源是使中性原子或分子電離，并從中引出離子束流的裝置)。離子源是束流的源頭，決定著束流品質(zhì)，也直接影響著超導(dǎo)回旋加速器的性能。

超導(dǎo)回旋加速器中的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為2.3T，離子源的束流通過(guò)高頻電壓直接引出。在這種高磁場(chǎng)、強(qiáng)束流引出中，離子源的引出結(jié)構(gòu)直接決定了束流品質(zhì)。引出結(jié)構(gòu)中的間距、張角大小、引出端的厚度、引出電極的形狀等，都是對(duì)束流品質(zhì)有著直接影響。需要通過(guò)研究這些因素，確定引出結(jié)構(gòu)，提高離子源的引出束流品質(zhì)，進(jìn)而改善加速器的性能指標(biāo)。由于本發(fā)明所涉及的超導(dǎo)回旋加速器所采用的微型潘寧離子源需要安裝在就極其狹小的空間內(nèi)，其尺寸非常緊湊，因此對(duì)其所采用的包括引出電極在內(nèi)的引出結(jié)構(gòu)提出了更高的設(shè)計(jì)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)微型潘寧離子源在超導(dǎo)回旋加速器中的高磁場(chǎng)強(qiáng)度以及引出電極的高頻電壓環(huán)境，需要設(shè)計(jì)一種具有較高引出流強(qiáng)的引出結(jié)構(gòu)，以保證超導(dǎo)回旋加速器的微型潘寧離子源中的引出束流的品質(zhì)。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高磁場(chǎng)下微型潘寧離子源的引出結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在潘寧離子源的陽(yáng)極筒側(cè)面上的陽(yáng)極筒引出縫和靠近所述陽(yáng)極筒引出縫設(shè)置的引出電極，所述引出電極上的引出電極縫口對(duì)應(yīng)所述陽(yáng)極筒引出縫，當(dāng)所述引出電極上加載高頻電壓后能夠通過(guò)所述電極縫口將所述陽(yáng)極筒內(nèi)的等離子體從所述陽(yáng)極筒引出縫引出，其中，所述陽(yáng)極筒引出縫設(shè)置在所述陽(yáng)極筒的引出壁上，所述引出壁的厚度小于所述陽(yáng)極筒的其他位置厚度；所述陽(yáng)極筒引出縫長(zhǎng)6mm-10mm，寬0.5mm，設(shè)有特定角度的張角；所述電極縫口長(zhǎng)6mm-10mm，寬0.5mm；所述陽(yáng)極筒引出縫、電極縫口的長(zhǎng)度保持一致。

進(jìn)一步，所述張角為30度-45度。

進(jìn)一步，所述引出壁的厚度為0.12mm。

進(jìn)一步，所述陽(yáng)極筒引出縫與所述電極縫口相距1.5mm。

進(jìn)一步，所述陽(yáng)極筒采用鎢銅合金制作。

進(jìn)一步，所述引出電極采用無(wú)氧銅制作。

進(jìn)一步，所述引出電極上加載的所述高頻電壓為14kV。

本發(fā)明的有益效果在于：該引出結(jié)構(gòu)盡量減小了陽(yáng)極筒的引出口的壁厚，增強(qiáng)了內(nèi)腔壁電壓，提高了引出流強(qiáng)，改善了引出束流品質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述引出結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖視圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述引出結(jié)構(gòu)的俯視剖視圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述引出壁上的所述陽(yáng)極筒引出縫的示意圖；

圖中：1-陽(yáng)極筒，2-引出電極，3-陽(yáng)極筒引出縫，4-引出電極縫口，5-引出壁，6-束流方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1、2所示，本發(fā)明提供的一種高磁場(chǎng)下微型潘寧離子源的引出結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在潘寧離子源的陽(yáng)極筒1側(cè)面的引出壁5上的陽(yáng)極筒引出縫4和靠近陽(yáng)極筒引出縫4設(shè)置的引出電極2，引出電極2上的引出電極縫口3對(duì)應(yīng)陽(yáng)極筒引出縫4，陽(yáng)極筒1為中空的圓筒型金屬管。當(dāng)陽(yáng)極筒1內(nèi)產(chǎn)生大量的等離子體，此時(shí)引出電極2上加載高頻電壓后能夠通過(guò)電極縫口3將陽(yáng)極筒1內(nèi)的等離子體從陽(yáng)極筒引出縫4引出，引出的離子被注入到加速器中進(jìn)行加速。

根據(jù)研究標(biāo)明，引出壁越薄，離子源引出內(nèi)腔壁的電壓就越高，引出束流的引出流強(qiáng)也就越高。因此本發(fā)明中，在不影響陽(yáng)極筒1結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減小引出壁5的厚度。

如圖3所示(圖中6為束流方向)，根據(jù)引出壁盡量薄的設(shè)計(jì)，引出壁5的厚度小于陽(yáng)極筒1的其他位置厚度，最終確定：

引出壁5的厚度X2為0.12mm；陽(yáng)極筒引出縫4長(zhǎng)度為6mm-10mm，設(shè)有特定角度的張角α，其中張角α為30度-45度。陽(yáng)極筒引出縫4的寬度X1為0.5mm；

引出電極2上的電極縫口3的長(zhǎng)度為6mm-10mm，寬度為0.5mm。

其中，陽(yáng)極筒引出縫4與電極縫口3的長(zhǎng)度應(yīng)在6mm-10mm范圍內(nèi)保持一致。

根據(jù)設(shè)計(jì)，如圖1所示，陽(yáng)極筒引出縫4與電極縫口3的距離X3為1.5mm。

其中，引出電極縫口3與陽(yáng)極筒引出縫4處于一個(gè)平面內(nèi)，也能夠根據(jù)需要進(jìn)行微調(diào)使兩者間保持一定的偏差，此外，引出電極縫口3的形狀可以如圖1所示具有一定張角，也可以是平直的，以上這些變動(dòng)都能夠帶來(lái)對(duì)引出束流的不同的引出效果。

本發(fā)明所提供的陽(yáng)極筒1采用鎢銅合金制作，引出電極2采用無(wú)氧銅制作。

引出電極2上加載的高頻電壓為14kV。

本發(fā)明所述的裝置并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。