用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請涉及用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)。一種用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)包括高壓隔離真空腔、設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)的高壓加速腔、設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)且處于所述高壓加速腔的下游的出射電極、以及脈沖高壓電源。脈沖高壓電源用于向所述高壓加速腔施加高壓以加速低能脈沖帶電粒子束團。本申請的技術(shù)方案有效降低了高壓隔離的難度。
【專利說明】
用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開涉及粒子加速技術(shù)，具體而言，涉及用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系 統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 脈沖帶電粒子束團可分為脈沖離子束團、脈沖電子束團和脈沖正電子束團。低能 帶電粒子通常指能量在幾百KeV范圍內(nèi)的帶電粒子。實現(xiàn)帶電粒子能量調(diào)節(jié)的裝置被稱為 加速系統(tǒng)。脈沖帶電粒子束團在材料表面改性、核物理、等離子體物理和航空航天等領(lǐng)域中 有著廣泛的應(yīng)用，也是核技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的重要技術(shù)方法。
[0003] 正電子湮沒技術(shù)是近十幾年興起的用于無損探測材料微觀缺陷信息的研究方法。 慢正電子束流技術(shù)是在常規(guī)方法中引入正電子慢化、束團化、聚束和加速等相關(guān)技術(shù)，對正 電子束流狀態(tài)進行可控調(diào)節(jié)，實現(xiàn)材料微觀缺陷信息隨深度分布的研究，并為正電子作為 反物質(zhì)的基礎(chǔ)研究提供技術(shù)支撐。
[0004] -般使用的慢正電子的能量通常在0~50keV范圍，其產(chǎn)生原理是，快正電子(放射 性同位素產(chǎn)生)或高能正電子（電子直線加速器高能電子打靶產(chǎn)生)通過慢化體(如單晶或 多晶鎢、銅或鎳金屬片，或低溫下形成的固態(tài)惰性氣體層)時，與慢化體的原子和分子發(fā)生 非彈性碰撞損失能量，在約ps的時間內(nèi)迅速慢化至熱運動狀態(tài)，熱化后的正電子以相對較 長的壽命(ΚΓ 1%)在物質(zhì)中擴散，以一定的幾率從物質(zhì)發(fā)射出來成為慢正電子。金屬慢化效 率為1 0-3~1 0-5，而固態(tài)惰性氣體層慢化效率高達10一2。
[0005] 以一套基于固體氖慢化體的低能正電子束流系統(tǒng)(Ne+Beam)為例，該系統(tǒng)用50mCi 的22Na正電子源時，能量為幾個eV的正電子通量可達5 X 106e+/s，出射的低能正電子經(jīng)過靜 電場的引出和磁場的聚焦形成沿著平行磁場方向運動的直流低能正電子束流。進一步采用 基于緩沖氣體技術(shù)的潘寧講(Penning trap)方法將直流低能正電子束流脈沖束團化，形成 的正電子等離子體，強度可達l〇6e+，能散約0.05eV。使用旋轉(zhuǎn)電場將正電子等離子體徑向壓 縮，聚束腔將正電子等離子體橫向壓縮，大幅度縮短等離子體的時間寬度，提高其面密度， 最終能得到0.5~500Hz范圍內(nèi)重復(fù)頻率可調(diào)、時間寬度最短可達2ns、束斑直徑約1mm的脈 沖正電子束團。
[0006] 慢正電子測量是靠改變正電子的加速電壓來實現(xiàn)對測量樣品的深度掃描的。從聚 束腔出射的正電子束團能量通常是固定的，需要加速正電子。目前，用于低能脈沖正電子束 團加速技術(shù)主要是靜電加速，分正高壓和負高壓兩種方式。正高壓方式，整個束流系統(tǒng)的前 端就必須處于高電位上，即所有束流線前端的真空設(shè)備、磁場及控制等都處于高電位上，對 其的控制、測量、設(shè)備的供電都必須要高壓隔離;特別是對于上述慢正電子脈沖化系統(tǒng)，脈 沖束團根本無法使用靜電正高壓加速，若對脈沖化前的直流正電子束流進行正高壓加速， 則脈沖化系統(tǒng)無法工作。負高壓方式即在測量樣品上加負高壓，由于被測樣品需要加載負 高壓(高于O.lkV，例如0.5-50kV)，因而，要對樣品進行在線加熱、形變等過程就必須把這些 設(shè)備進行高壓隔離；系統(tǒng)對人身的安全、高電位上的設(shè)備的空氣放電等也需要考慮；另外， 對于絕緣體樣品，負高壓的加載就很困難，并且樣品中會積累電荷，影響進一步的測量。
[0007] 鑒于以上原因，需要改進的對低能脈沖正電子束團的加速系統(tǒng)和方法。同理，對于 其他低能脈沖帶電粒子束團，也需要改進的加速系統(tǒng)和方法。
[0008] 在所述【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它 可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本申請公開一種用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)和方法，能夠有效降低高 壓隔離的難度。
[0010] 根據(jù)本公開的一個方面，提供一種用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)，包括：
[0011] 高壓隔離真空腔；
[0012] 高壓加速腔，設(shè)置在高壓隔離真空腔內(nèi)；
[0013] 出射電極，設(shè)置在高壓隔離真空腔內(nèi)且處于高壓加速腔的下游；
[0014] 脈沖高壓電源，用于向高壓加速腔施加脈沖高壓以加速低能脈沖帶電粒子束團。
[0015] 根據(jù)一些實施例，脈沖高壓電源配置為：
[0016] 在低能脈沖帶電粒子束團完全進入高壓加速腔之前，使高壓加速腔處于地電位；
[0017] 在低能脈沖帶電粒子束團完全進入高壓加速腔之后，向高壓加速腔施加脈沖高 壓；
[0018] 在低能脈沖帶電粒子束團開始進入出射電極之后，使高壓加速腔下降到地電位。
[0019] 根據(jù)一些實施例，脈沖高壓電源的脈沖高壓頻率與低能脈沖帶電粒子束團的重復(fù) 頻率一致。
[0020] 根據(jù)一些實施例，高壓隔離真空腔和出射電極連接到地電位。
[0021] 根據(jù)一些實施例，加速系統(tǒng)還包括:脈沖帶電粒子源部件，用于發(fā)射低能脈沖帶電 粒子束團。
[0022] 根據(jù)一些實施例，脈沖帶電粒子源部件設(shè)置在高壓隔離真空腔中或者密封真空系 統(tǒng)中，密封真空系統(tǒng)與高壓隔離真空腔連接。
[0023] 根據(jù)一些實施例，加速系統(tǒng)還包括:同步信號發(fā)生器，同步信號發(fā)生器向脈沖帶電 粒子源部件(包括聚束腔)提供波形信號，并將波形信號延遲預(yù)定延遲時間tm作為向脈沖高 壓電源提供的第一觸發(fā)信號，保證與帶電粒子束團的時間信號同步。
[0024] 根據(jù)一些實施例，高壓加速腔的長度L大于最短長度Lmin，最短長度Lmin由施加到高 壓加速腔的高壓達到峰值的上升時間tr及低能脈沖帶電粒子束團的初速度決定。
[0025] 根據(jù)一些實施例，脈沖帶電粒子源部件與高壓加速腔的距離S1等于低能脈沖帶電 粒子束團的聚焦距離與高壓加速腔的長度L的差值。
[0026] 根據(jù)一些實施例，向高壓加速腔施加的高壓在脈沖帶電粒子源部件發(fā)射下一低能 脈沖帶電粒子束團之前降到地電位。
[0027] 根據(jù)一些實施例，預(yù)定延遲時間tm由距離S1和低能脈沖帶電粒子束團的初始能量 決定，確保脈沖帶電粒子完全進入高壓加速腔后，才使加速腔負載高電壓。
[0028] 根據(jù)一些實施例，高壓隔離真空腔與真空腔道之間構(gòu)成同軸環(huán)形電容。
[0029] 根據(jù)一些實施例，低能脈沖帶電粒子束團為低能正電子束團，脈沖高壓電源為脈 沖正高壓電源。
[0030] 根據(jù)本公開的一些實施例，由于高壓加速腔處于高壓隔離真空腔中，有效降低了 高壓隔離的難度。
[0031] 另外，由于加速系統(tǒng)從其他系統(tǒng)中分離出來，成為獨立的一部分，方便其他系統(tǒng)進 行多樣化操作，提高了高壓加速方式的安全性和穩(wěn)定性。
[0032] 本公開的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開 的實踐而習(xí)得。
【附圖說明】
[0033] 通過參照附圖詳細描述其示例實施例，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更 加明顯。
[0034] 圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)；
[0035] 圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系 統(tǒng)；
[0036] 圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系 統(tǒng)；
[0037] 圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明實施例的加速低能脈沖帶電粒子束團的過程;及
[0038] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的脈沖高壓電源的示意等效電路圖。 具體實施例
[0039] 現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施例。然而，示例實施例能夠以多種形式實 施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施例;相反，提供這些實施例使得本公開將全面和完 整，并將示例實施例的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示 相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復(fù)描述。
[0040] 此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施 例中。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本公開的實施例的充分理解。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而沒有特定細節(jié)中的一個或更多， 或者可以采用其它的加速系統(tǒng)、組元、材料、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描 述公知結(jié)構(gòu)、加速系統(tǒng)、裝置、實現(xiàn)、材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。
[0041] 附圖中所示的方框圖僅僅是功能實體，不一定必須與物理上獨立的實體相對應(yīng)。 即，可以采用軟件形式來實現(xiàn)這些功能實體，或在一個或多個硬件模塊或集成電路中實現(xiàn) 這些功能實體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現(xiàn)這些功能實體。 [0042]附圖中所示的流程圖僅是示例性說明，不是必須包括所有的步驟。例如，有的步驟 還可以分解，而有的步驟可以合并或部分合并，因此實際執(zhí)行的順序有可能根據(jù)實際情況 改變。
[0043] 圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)。
[0044] 如圖1所示，根據(jù)一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)包括高壓(高 于O.lkV，例如0.5-50kV)隔離真空腔110、高壓加速腔120、出射電極140及脈沖高壓電源 (HV)150。加速系統(tǒng)還可包括圍繞高壓隔離真空腔110的磁場線圈130。
[0045] 如圖1所示，高壓加速腔120和出射電極140設(shè)置在高壓隔離真空腔110內(nèi)，出射電 極140設(shè)置在處于高壓加速腔120的下游，即帶電粒子束團行進方向的下游。高壓隔離真空 腔110的作用之一是可隔絕高壓加速腔120上的高壓。
[0046] 脈沖高壓電源150可電連接至高壓隔離真空腔110,用于在被觸發(fā)后向高壓加速腔 120施加脈沖高壓以加速低能脈沖帶電粒子束團。
[0047] 根據(jù)一實施例，高壓隔離真空腔120和出射電極140連接到地電位。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明實施例的加速系統(tǒng)，由于高壓加速腔120處于高壓隔離真空腔110中， 可有效降低高壓隔離的難度。另外，由于包括高壓加速腔120的加速系統(tǒng)從其他系統(tǒng)中分離 出來，成為獨立的一部分，方便其他系統(tǒng)進行多樣化操作，提高了高壓加速方式的安全性和 穩(wěn)定性。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明實施例的加速系統(tǒng)可用于加速各種脈沖帶電粒子束團，如脈沖正電子 束團或脈沖電子束團。易于理解，當(dāng)加速帶正電的粒子束團時，脈沖高壓電源150可為脈沖 正高壓電源，而當(dāng)加速帶負電的粒子束團時，脈沖高壓電源150可為脈沖負高壓電源。
[0050] 圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系 統(tǒng)。
[0051] 如圖2所示，根據(jù)本實施例的加速系統(tǒng)可包括粒子源系統(tǒng)202、脈沖帶電粒子源部 件204和206、參照圖1描述的加速系統(tǒng)100、以及放置樣品280的真空室270。
[0052] 粒子源系統(tǒng)202用于產(chǎn)生低能帶電粒子。根據(jù)一些實施例，粒子源系統(tǒng)202可以是 基于固體氖慢化體正電子源系統(tǒng)，但本公開不限于此。
[0053]脈沖帶電粒子源部件204和206可發(fā)射低能脈沖帶電粒子束團。根據(jù)一些實施例， 脈沖帶電粒子源部件204和206可包括基于緩沖氣體的潘寧阱束團化系統(tǒng)204和基于旋轉(zhuǎn)墻 技術(shù)和聚束腔的壓縮系統(tǒng)206,但本公開不限于此。
[0054]根據(jù)一些實施例，脈沖帶電粒子源部件204和206可設(shè)置在密封真空系統(tǒng)中，而該 密封真空系統(tǒng)可與高壓隔離真空腔110連接，例如通過真空密封方式。
[0055] 圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系 統(tǒng)。
[0056] 如圖3所示，根據(jù)本實施例的加速系統(tǒng)可包括高壓隔離真空腔310以及設(shè)置在高壓 隔離真空腔310中的脈沖帶電粒子源部件304和306、高壓加速腔320及出射電極340。另外， 該加速系統(tǒng)還可包括脈沖高壓電源(HV)350、同步信號發(fā)生器306以及延遲元件306,但本公 開不限于此。
[0057]脈沖帶電粒子源部件304和306可發(fā)射低能脈沖帶電粒子束團。根據(jù)一些實施例， 脈沖帶電粒子源部件304和306可包括基于緩沖氣體的潘寧阱束團化系統(tǒng)304和基于旋轉(zhuǎn)墻 技術(shù)和聚束腔的壓縮系統(tǒng)306,但本公開不限于此。
[0058]同步信號發(fā)生器306向脈沖帶電粒子源部件提供波形信號。該波形信號可通過延 遲元件306延遲一預(yù)定延遲時間，作為向脈沖高壓電源350提供的觸發(fā)信號。脈沖高壓電源 350被觸發(fā)信號觸發(fā)后可向高壓加速腔320施加脈沖高壓，從而加速低能脈沖帶電粒子束 團。
[0059]根據(jù)本發(fā)明實施例的加速系統(tǒng)，脈沖帶電粒子源部件304和306、高壓加速腔320及 出射電極340可均設(shè)置在高壓隔離真空腔310中，從而可使系統(tǒng)更緊湊。
[0060] 下面以加速低能正電子束團為例，說明利用圖1所示的加速系統(tǒng)的加速過程。
[0061] 參見圖2-4,粒子源系統(tǒng)202可以是脈沖正電子源。脈沖正電子源發(fā)射低能正電子 束流。低能正電子束流通過例如基于緩沖氣體的潘寧阱束團化系統(tǒng)304和基于旋轉(zhuǎn)墻技術(shù) 和聚束腔的壓縮系統(tǒng)306被束團化并發(fā)射出來。脈沖正電子束團可具有脈沖寬度tw(束團的 時間長度）。
[0062]高壓加速腔320此時是地電位。壓縮系統(tǒng)306的出射端距離高壓加速腔320的入射 端有一距離S1，正電子束團漂移一段時間tm后，沿磁場方向進入高壓加速腔320。
[0063] 為了盡可能縮短高壓加速腔320的長度L，可在正電子束團完全進入高壓加速腔 320之后，脈沖高壓電源350立即給高壓加速腔320施加正高壓。
[0064] 如前，同步信號發(fā)生器306向脈沖帶電粒子源部件提供波形信號，該波形信號可通 過延遲元件306延遲一預(yù)定延遲時間，作為向脈沖高壓電源350提供的觸發(fā)信號。脈沖高壓 電源350被觸發(fā)信號觸發(fā)后可向高壓加速腔320施加脈沖高壓。延遲時間tm可由壓縮系統(tǒng) 306的出射端與高壓加速腔320的入射端的距離S1和正電子束團初始能量決定。
[0065]由于高壓加速腔320中的正電子束團處在一個等勢空間，正電子束團在高壓加速 腔320中保持勻速運動。高壓加速腔320的最短長度Lmin和正電子束團的初速度決定了脈沖 正高壓達到峰值的上升時間tr。加速腔長度L越短，則上升時間tr越小，但這對脈沖高壓電 源350的要求也越高。
[0066]距離S1與高壓加速腔320的長度L之和與束團的聚焦距離有關(guān)，聚焦距離一般固定 不變。在確定L值之后，可以據(jù)此得到S1。
[0067] 經(jīng)過上升時間tr，高壓加速腔320的脈沖正高壓達到峰值后，高壓加速腔320與地 電位的出射電極340之間形成電勢差。正電子束團從高壓加速腔320出射后在電場中加速獲 得動能。到達出射電極340的位置時，正電子束團獲得的能量最大。
[0068] 高壓加速腔320上的正高壓峰值應(yīng)保持到正電子束團開始進入出射電極340之后， 可開始下降到零電位。因此，在正電子束團初始速度一定的情況下，高壓峰值的最短維持時 間tp由高壓加速腔320與出射電極340之間的電勢差和距離S2決定。距離S2-般固定不變。 一般可以最小能量(l〇〇eV)來估算最長維持時間；同時，需保證下降時間在同步信號的時間 間隔T之內(nèi)，即，為了保證下一個正電子束團能順利進入高壓加速腔320，高壓加速腔320上 的正高壓在下一個同步信號觸發(fā)之前降到地電位。
[0069]如圖4所示，一個正電子束團的加速過程完成后，可如前進行下一個的正電子束團 的加速過程，如此可循環(huán)往復(fù)。脈沖高壓電源直接由同步信號觸發(fā)，只要保證正高壓的時間 寬度(上升時間、峰值維持時間和下降時間之和)在同步信號時間間隔范圍內(nèi)。正電子束團 可以是周期性的，也可以非周期性的。
[0070] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，加速系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相互獨立，避免了負高壓方式會對樣 品的干擾。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，施加到高壓加速腔320的脈沖正高壓的頻率可與脈沖正電 子束團的重復(fù)頻率一致，當(dāng)正電子束團到達高壓加速腔之前，高壓加速腔處于地電位;當(dāng)正 電子束團完全進入高壓加速腔后，給高壓加速腔320施加正高壓，能夠保證正電子束團通過 高壓加速腔獲得動能。
[0072] 根據(jù)實施例，高壓加速腔320與真空腔310之間可等效為同軸環(huán)形電容，其充放電 速度影響脈沖高壓的上升和下降時間。
[0073] 根據(jù)柱狀環(huán)形電容計算公式
[0074]
[0075]高壓加速腔320的長度L越大，高壓加速腔320與真空腔310的距離d越小，等效電容 C越大，其中D是真空腔的內(nèi)徑。
[0076] 再由電容充放電時間公式
[0077] t = RCXln[V0/V0-Vt],
[0078] 電容C越大，充放電時間越長。因此，為了縮短充放電時間，L可設(shè)計得盡量小，d設(shè) 計盡量大。
[0079] 另外，需考慮避免高壓加速腔高壓與真空腔地電位之間的放電影響。若高壓加速 腔最大高壓為30kV，高真空環(huán)境中擊穿距離為10_，考慮高壓加速腔壁厚（1.5mm)和束團徑 向?qū)挾龋╨mm)，貝丨Jd應(yīng)在11~15mm之間。
[0080]表1和表2不出了根據(jù)一實施例的加速系統(tǒng)參數(shù)和脈沖正電子束團參數(shù)。
[0081] 表1
[0082]
[0085]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的脈沖高壓電源的示意等效電路圖。
[0086] 如圖5所示，根據(jù)本實施例的脈沖高壓電源可采用Behlke公司生產(chǎn)的HTS300脈沖 高壓發(fā)生器，其最高電壓/電流為30kV/30A，通過TTL觸發(fā)信號觸發(fā)HTS的開啟與閉合。
[0087] 如圖5所示，Rl為限流電阻，CB為負載電容，HTS斷開產(chǎn)生高壓，CB帶高壓，HTS閉合高 壓消失，CB高壓通過限流電阻放電衰減，其峰值時間最長可達150ns，上升時間與觸發(fā)信號 的響應(yīng)時間有關(guān)。
[0088] 對于表1和表2中Lmin = 20mm，S2 = 10mm，d = 11mm的設(shè)計參數(shù)，高壓的上升時間為 9.7ns，峰值高壓最短維持時間為4.4ns (可延長），總時間在15ns以內(nèi)，根據(jù)脈沖間隔最短為 2ms，能夠保證足夠的高壓衰減時間，該實施例的脈沖高壓電源可滿足需求。
[0089] 通過以上的詳細描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，根據(jù)本公開實施例的系統(tǒng)和 加速系統(tǒng)具有以下優(yōu)點中的一個或多個。
[0090] 根據(jù)本發(fā)明的實施例的，高壓加速腔處于高壓隔離真空腔中，可有效降低高壓隔 離的難度。另外，由于包括高壓加速腔的加速系統(tǒng)從其他系統(tǒng)中分離出來，成為獨立的一部 分，方便其他系統(tǒng)進行多樣化操作，提高了高壓加速方式的安全性和穩(wěn)定性。
[0091] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，加速系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相互獨立，避免了負高壓方式會對樣 品的干擾。
[0092] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，脈沖帶電粒子源部件、高壓加速腔及出射電極可均設(shè) 置在高壓隔離真空腔中，從而可使系統(tǒng)更緊湊。
[0093] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，施加到高壓加速腔的脈沖高壓的頻率可與脈沖帶電粒 子束團的重復(fù)頻率一致，當(dāng)脈沖帶電粒子束團到達高壓加速腔之前，高壓加速腔處于地電 位;當(dāng)脈沖帶電粒子束團完全進入高壓加速腔后，給高壓加速腔施加高壓，能夠保證脈沖帶 電粒子束團通過高壓加速腔獲得動能。
[0094] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，附圖只是示例實施例的示意圖，附圖中的模塊或過程 并不一定是實施本公開所必須的，因此不能用于限制本公開的保護范圍。
[0095] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解上述各模塊可以按照實施例的描述分布于裝置中，也可 以進行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為 一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0096] 以上具體地示出和描述了本公開的示例性實施例。應(yīng)該理解，本公開不限于所公 開的實施例，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等 效布置。
【主權(quán)項】
1. 一種用于低能脈沖帶電粒子束團的加速系統(tǒng)，其特征在于，包括： 高壓隔離真空腔； 高壓加速腔，設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)； 出射電極，設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)且處于所述高壓加速腔的下游； 脈沖高壓電源，用于向所述高壓加速腔施加脈沖高壓以加速低能脈沖帶電粒子束團。2. 如權(quán)利要求1所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖高壓電源配置為： 在低能脈沖帶電粒子束團完全進入所述高壓加速腔之前，使所述高壓加速腔處于地電 位； 在低能脈沖帶電粒子束團完全進入所述高壓加速腔之后，向所述高壓加速腔施加脈沖 尚壓； 在低能脈沖帶電粒子束團開始進入所述出射電極之后，使所述高壓加速腔下降到地電 位。3. 如權(quán)利要求2所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖高壓電源的脈沖高壓頻率與低 能脈沖帶電粒子束團的重復(fù)頻率一致。4. 如權(quán)利要求1所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓隔離真空腔和所述出射電極連 接到地電位。5. 如權(quán)利要求1所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，還包括:脈沖帶電粒子源部件，用于發(fā)射 低能脈沖帶電粒子束團。6. 如權(quán)利要求5所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖帶電粒子源部件設(shè)置在所述高 壓隔離真空腔中或者密封真空系統(tǒng)中，所述密封真空系統(tǒng)與所述高壓隔離真空腔連接。7. 如權(quán)利要求5所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，還包括：同步信號發(fā)生器，所述同步信號 發(fā)生器向所述脈沖帶電粒子源部件提供波形信號，并將所述波形信號延遲預(yù)定延遲時間tm 作為向所述脈沖高壓電源提供的第一觸發(fā)信號。8. 如權(quán)利要求7所述的加速系統(tǒng)，其特征在于， 所述高壓加速腔的長度L大于最短長度1^_，所述最短長度1^_由施加到所述高壓加速 腔的高壓達到峰值的上升時間tr及低能脈沖帶電粒子束團的初速度決定； 所述脈沖帶電粒子源部件與所述高壓加速腔的距離Sl等于低能脈沖帶電粒子束團的 聚焦距離與所述高壓加速腔的長度L的差值； 向所述高壓加速腔施加的高壓在所述脈沖帶電粒子源部件發(fā)射下一低能脈沖帶電粒 子束團之前降到地電位； 所述預(yù)定延遲時間tm由所述距離S1和低能脈沖帶電粒子束團的初始能量決定。9. 如權(quán)利要求1所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓隔離真空腔與所述加速腔之間 構(gòu)成同軸環(huán)形電容。10. 如權(quán)利要求1所述的加速系統(tǒng)，其特征在于，所述低能脈沖帶電粒子束團為低能正 電子束團，所述脈沖高壓電源為脈沖正高壓電源。
【文檔編號】H05H5/00GK105934065SQ201610330579
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】況鵬, 曹興忠, 張鵬, 王寶義, 靳碩學(xué), 盧二陽, 章志明, 魏龍
【申請人】中國科學(xué)院高能物理研究所