CN116567908A - 一种双束偏转型四极磁铁装置 - Google Patents
一种双束偏转型四极磁铁装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116567908A CN116567908A CN202310740462.6A CN202310740462A CN116567908A CN 116567908 A CN116567908 A CN 116567908A CN 202310740462 A CN202310740462 A CN 202310740462A CN 116567908 A CN116567908 A CN 116567908A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- groups
- adjacent
- heads
- iron
- vertical direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 14
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000000516 activation analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/06—Two-beam arrangements; Multi-beam arrangements storage rings; Electron rings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
- H05H2007/046—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof for beam deflection
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/06—Two-beam arrangements; Multi-beam arrangements storage rings; Electron rings
- H05H2007/065—Multi-beam merging, e.g. funneling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
本发明涉及粒子加速器技术领域，具体公开一种双束偏转型四极磁铁装置，其包括控制电路、铁厄、四组极头和两个束流管道；四组极头固定地配置在铁厄内，且四组极头呈矩形分布；控制电路配置为与四组极头电性连接，控制电路用于改变电流大小，以调节在垂直方向上相邻的两组极头的磁场强度；在垂直方向上相邻的两组极头的极性相反，在水平方向上相邻两组极头的极性相反；其中一束流管道配置在垂直方向上相邻的两组极头之间；另一束流管道配置在垂直方向上相邻的另外两组极头之间；该双束偏转型四极磁铁装置能解决科研生产对高流强束流有较大需求的难题，束流在合并时，不需要真空室过度，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及粒子加速器技术领域，具体涉及一种双束偏转型四极磁铁装置。
背景技术
粒子加速器广泛应用于原子核、核工程、化学、放射生物学、放射医学等的基础研究以及疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核***等领域。
在以上科研与生产中，对具备一定能量的高流强质子束流有较大需求，但受限于单台粒子加速器产生质子束流流强的限制，经常无法满足需求。然而可以通过束流合并解决这一问题，因此亟待设计开发一种具有可靠性性高，结构简单，便于操作的双束偏转铁装置，可以同时将两束束流偏转合并。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双束偏转型四极磁铁装置，目的在于将两条束流进行偏转并合并，以解决科研生产对高流强束流有较大需求的难题。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本公开至少一实施例提供一种双束偏转型四极磁铁装置，包括：控制电路、铁厄、四组极头和两个束流管道。
所述四组极头固定地配置在所述铁厄内，且四组所述极头呈矩形分布。
所述控制电路配置为与所述四组极头电性连接，所述控制电路用于改变电流大小，以调节在垂直方向上相邻的两组所述极头的磁场强度。
其中，在垂直方向上相邻的两组所述极头的极性相反，在水平方向上相邻两组极头的极性相反。
其中一所述束流管道配置在垂直方向上相邻的两组所述极头之间。
另一所述束流管道配置在垂直方向上相邻的另外两组所述极头之间。
两个所述束流管道呈对置设置。
本公开至少一实施例提供的双束偏转型四极磁铁装置中，在垂直方向上相邻的两组所述极头之间的间距大于所述束流管道的直径。
本公开至少一实施例提供的双束偏转型四极磁铁装置中，所述极头包含有：芯材和线圈。
所述芯材配置为与所述铁厄固定连接；所述线圈缠绕在所述芯材上，所述控制电路与所述线圈连接。
本公开至少一实施例提供的双束偏转型四极磁铁装置中，在水平方向上相邻两组极头之间具有间隙。
本公开至少一实施例提供的双束偏转型四极磁铁装置中，所述铁厄中部具有装配孔，所述芯材位于所述装配孔的孔壁上。
本公开至少一实施例提供的双束偏转型四极磁铁装置中，所述束流管道呈倾斜设置，且所述束流管道末端靠向铁厄的中轴线，所述束流管道的中轴线与所述铁厄的中轴线之间的夹角和束流与所述铁厄的中轴线之间的夹角角度相同。
本公开至少一实施例提供的双束偏转型四极磁铁装置中，所述线圈为铜线圈，所述芯材为铁心。
第二方面，本公开的一些实施例提供一种双束偏转型四极磁铁装置的应用，由多个双束偏转型四极磁铁装置串接或有间距地排列而成组合体，多个双束偏转型四极磁铁装置的组合体能够满足束流能量特别高的情况，多个双束偏转型四极磁铁装置串接组合使用能提高束流合并的效果和精度。
本发明的有益效果为：
通过使用两组二极铁，对两条能量相同的束流同时向内偏转达到束流合并的效果。整个装置大部分部件都在铁厄内，结构简单，加工简单。束流在合并时，不需要真空室过度，结构紧凑、节省空间。
可以实现对粒子束的多方向控制，从而提高粒子束的精度和稳定性。可以减小粒子束的散角，提高粒子束的聚焦效果，多个双束偏转型四极磁铁装置排列组合串联使用效果更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一些实施例中的双束偏转型四极磁铁装置的结构示意图。
图2为束流在磁场中的受力示意图。
图3为一些实施例中的双束偏转型四极磁铁装置的应用示意图。
图中：
10、控制电路；
20、铁厄；
30、极头；
40、束流管道；
50、双束偏转型四极磁铁装置。
具体实施方式
下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。
受限于单台粒子加速器产生质子束流流强的限制，导致束流流强经常无法满足使用需求，因此亟待设计开发一种双束偏转装置运用到束流合并***中，以解决科研生产中对高流强束流有较大需求的难题。
如图1所示，本公开实施例提供一种双束偏转型四极磁铁装置，其包括控制电路10、铁厄20、四组极头30和两个束流管道40。
具体地，四组极头30固定地配置在铁厄20内，且四组极头30呈矩形分布。
进一步的，在垂直方向上相邻的两组极头30的极性相反，在水平方向上相邻两组极头30的极性相反。其中一束流管道40配置在垂直方向上相邻的两组极头30之间。另一束流管道40配置在垂直方向上相邻的另外两组极头30之间。
示例性地，四组极头包括第一N极极头、第一S极极头、第二N极极头和第二S极极头。
第一N极极头位于第一S极极头的下方，第二N极极头位于第二S极极头的上方，第一N极极头和第二N极极头呈对角分布，第一S极极头和第二S极极头同样呈对角分布。
具体地，控制电路10配置为与四组极头30电性连接，控制电路10用于改变电流大小，以实现调节在垂直方向上相邻的两组极头30的磁场强度。
在本实施例中，在垂直方向上相邻的两组极头30之间的间距大于束流管道40的直径。
如图2所示，在工作中，束流通过二极铁时，在洛伦兹力作用下发生偏转，通过调整磁场方向使带有不同电荷种类的束流均会向内偏转，并最终合并。
束流偏转半径要与束流管道偏转半径一致，偏转半径r＝mv/Bq。对于不同能量不同荷质比的束流，通过改变二极铁的磁场强度来改变束流半径，二极铁磁场强度B＝mv/rq。二极铁的磁场方向与磁场强度均可通过控制电路10进行控制。可以实现对粒子束的多方向控制，从而提高粒子束的精度和稳定性。
在本实施例中，极头30包含有芯材(未图示)和线圈(未图示)。芯材配置为与铁厄20固定连接；线圈缠绕在芯材上，控制电路10与线圈连接。
进一步的，针对不同能量的束流，可以通过改变电流大小来调节磁场强度，保持偏转角度不变；磁场方向根据偏转束流的电荷种类不同而有所不同，但是可通过电源控制。
示例性地，线圈为铜线圈，芯材为铁心。
进一步的，铁厄20中部具有装配孔，芯材位于装配孔的孔壁上。
整个装置大部分部件都在铁厄内，整个结构简单，制作简单。束流在合并时，不需要真空室过度，结构紧凑、占用空间较少。
在本实施例中，在水平方向上相邻两组极头30之间具有间隙。
在本实施例中，束流管道40呈倾斜设置，且束流管道40末端靠向铁厄20的中轴线，束流管道40与铁厄20的中轴线之间的夹角和束流与铁厄20的中轴线之间的夹角角度相同。
如图3所示，本公开的一些实施例提供一种双束偏转型四极磁铁装置的应用，由两个上述实施例中的双束偏转型四极磁铁装置50有间距地组合而成，能够满足束流能量特别高的情况，多个双束偏转型四极磁铁装置串接组合使用能提高束流合并的效果和精度。
在未出示的又一实施例中，提供一种双束偏转型四极磁铁装置的应用，由多个实施例中的双束偏转型四极磁铁装置有串接而成。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。
Claims (8)
1.一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，包括：
铁厄；
四组极头，固定地配置在所述铁厄内，且四组所述极头呈矩形分布；
两个束流管道；以及
控制电路，配置为与所述四组极头电性连接，所述控制电路用于改变电流大小，以调节在垂直方向上相邻的两组所述极头的磁场强度；
其中，在垂直方向上相邻的两组所述极头的极性相反，在水平方向上相邻两组极头的极性相反；
其中一所述束流管道配置在垂直方向上相邻的两组所述极头之间；
另一所述束流管道配置在垂直方向上相邻的另外两组所述极头之间；
两个所述束流管道呈对置设置。
2.根据权利要求1所述的一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，在垂直方向上相邻的两组所述极头之间的间距大于所述束流管道的直径。
3.根据权利要求2所述的一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，所述极头包含有：
芯材，配置为与所述铁厄固定连接；以及
线圈，缠绕在所述芯材上；
其中，所述控制电路与所述线圈连接。
4.根据权利要求1所述的一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，在水平方向上相邻两组极头之间具有间隙。
5.根据权利要求3所述的一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，所述铁厄中部具有装配孔，所述芯材位于所述装配孔的孔壁上。
6.根据权利要求1所述的一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，所述束流管道呈倾斜设置，且所述束流管道末端靠向所述铁厄的中轴线，所述束流管道的中轴线与所述铁厄的中轴线之间的夹角和束流与所述铁厄的中轴线之间的夹角角度相同。
7.根据权利要求6所述的一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，所述线圈为铜线圈，所述芯材为铁心。
8.一种双束偏转型四极磁铁装置，其特征在于，由多个子装置串接或有间距地排列而成；
其中，所述子装置包括：
铁厄；
四组极头，固定地配置在所述铁厄内，且四组所述极头呈矩形分布；
两个束流管道；以及
控制电路，配置为与所述四组极头电性连接，所述控制电路用于改变电流大小，以调节在垂直方向上相邻的两组所述极头的磁场强度；
其中，在垂直方向上相邻的两组所述极头的极性相反，在水平方向上相邻两组极头的极性相反；
其中一所述束流管道配置在垂直方向上相邻的两组所述极头之间；
另一所述束流管道配置在垂直方向上相邻的另外两组所述极头之间；
在垂直方向上相邻的两组所述极头之间的间距大于所述束流管道的直径；
两个所述束流管道呈对置设置；
所述束流管道呈倾斜设置，且所述束流管道末端靠向铁厄的中轴线，所述束流管道与所述铁厄的中轴线之间的夹角和束流与所述铁厄的中轴线之间的夹角角度相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310740462.6A CN116567908A (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种双束偏转型四极磁铁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310740462.6A CN116567908A (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种双束偏转型四极磁铁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116567908A true CN116567908A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=87486358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310740462.6A Pending CN116567908A (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种双束偏转型四极磁铁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116567908A (zh) |
-
2023
- 2023-06-21 CN CN202310740462.6A patent/CN116567908A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4734653A (en) | Magnetic field apparatus for a particle accelerator having a supplemental winding with a hollow groove structure | |
| US4710722A (en) | Apparatus generating a magnetic field for a particle accelerator | |
| CN108566721B (zh) | 直线加速器和同步加速器 | |
| JP2015507332A (ja) | 等時性超伝導小型サイクロトロン用磁性構造体 | |
| CN208590144U (zh) | 直线加速器和同步加速器 | |
| CN104470191A (zh) | 一种混合型离子加速装置 | |
| US3433705A (en) | Stellarator having multipole magnets | |
| CN115499994A (zh) | 紧凑型束流切换偏转装置及其应用 | |
| CN210579413U (zh) | 一种粒子加速器束流偏转磁铁 | |
| CN116567908A (zh) | 一种双束偏转型四极磁铁装置 | |
| CN102867546B (zh) | 简化十二极场磁铁装置及其制造方法 | |
| EP1964146B1 (en) | Multi-beam klystron apparatus | |
| CN109982747B (zh) | 粒子束输送装置、旋转机架和粒子束照射治疗*** | |
| CN103345957B (zh) | 一种圆孔径反对称简化六极场磁铁装置及其制造方法 | |
| Garcia et al. | Superferric Dipoles for the Super-FRS of the FAIR-Project | |
| Trbojevic et al. | Superconducting non-scaling FFAG gantry for carbon/proton cancer therapy | |
| Reiser et al. | Design features of small electron ring for study of recirculating space-charge-dominated beams | |
| Stovall et al. | Beam Funneling Studies at Los Alamos | |
| Pardo | Operating experience of an ECR ion source on a high voltage platform | |
| Sarma et al. | Improvement of field quality of Glaser magnets used for focusing ion beams | |
| CN116801472A (zh) | 基于双束偏转铁的束流合并*** | |
| Muehle | Magnets and special magnets | |
| Anne et al. | On line isotopic separator test benches at GANIL | |
| Reeve | A Conceptual study of a 300 MeV Pion Channel for TRIUMF | |
| SU1239765A1 (ru) | Электромагнитна отклон юща система |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |