CN207164261U - 一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，包括分指靶、微分靶、绝缘块、屏蔽壳与信号线；所述分指靶以层叠方式排列，分指靶间相隔离，各分指靶的靶面互相平行；所述分指靶由上、下侧和背面的绝缘块支撑和定位；所述微分靶沿着轴向固定在上、下侧的绝缘块上，且与微分靶间隔一定距离；所述分指靶的信号通过信号线引出；所述微分靶的信号通过信号线引出。本实用新型通过束流诊断靶头设计，使束流不断在靶上沉积下来，累积电荷，累积的电荷与束流流强有正相关性，将不同靶上的电信号引出到电子学，结合靶头位置可以计算出束流流强和束流位置等信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及加速器束流诊断技术领域，涉及一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，特别是一种用于回旋加速器径向运动的束流流强和束流位置测量的靶头。
背景技术
回旋加速器是利用磁场和电场共同作用使带电粒子回旋加速的一类装置。带电粒子在磁场的约束下作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速。除了高能物理的研究外，回旋加速器在材料、医药、能源等领域也得到了较为广泛的应用。特别是近年来，在质子和重离子治疗领域，回旋加速器成为了粒子加速的首选，其中结合超导技术的回旋加速器，因为体积小，能耗低等特点得到广泛关注。
作为加速器的“眼睛”，束流诊断***是加速器的关键组成部分，为束流性能调试、关键参数优化、加速器性能改善以及运行状态监视提供了主要手段和依据。如何精确地获得束流流强、束流位置、束流截面等信息，一直是加速器束流诊断的重要课题，随着超导技术等高新技术的引进，加速器朝着紧凑型、小型化方向发展，这对束流诊断***提出了更高的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头的设计，该设计解决了回旋加速器不同径向位置束流流强的测量和束流在轴向和径向的位置分布的测量，特别解决了紧凑型回旋加速器内部探针放置空间非常受限的问题，该设计具有结构简单可靠，可行性高，操作简便，方便更换等优点。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，包括分指靶、微分靶、绝缘块、屏蔽壳与信号线；所述分指靶以层叠方式排列，分指靶间以绝缘丝隔离，各分指靶的靶面互相平行；所述分指靶由上、下侧和背面的绝缘块支撑和定位；所述微分靶沿着轴向固定在上、下侧的绝缘块上，且与微分靶间隔一定距离；所述分指靶的信号通过信号线引出；所述微分靶的信号通过信号线引出。
所述分指靶的信号通过焊接信号线引出，或通过贯穿背面绝缘块的螺钉压接信号线引出；所述微分靶的信号通过钨丝压接或焊接信号线引出；在非束流入射面，包覆屏蔽壳，屏蔽壳固定在上、下侧和背面的绝缘块上。
所述靶的材料为铜、钽或钨非铁磁性金属。
所述分指靶和微分靶在回旋加速器轴向的总尺寸覆盖束流运动中平面的尺寸，以确保靶所测的范围足够用于轴向的调束。
所述分指靶的形状为三明治，由若干层靶块构成，靶块沿回旋加速器轴向层叠摆放，靶块之间绝缘隔开，靶块的束流入射面与束流的入射方向尽量垂直。
所述分指靶的靶块尺寸足够大，沿着束流入射方向的尺寸需明显大于束流粒子在靶中的射程，垂直于束流入射方向的尺寸要明显大于束流在靶中横向扩散的尺寸；所述微分靶的丝径不小于束流轨迹圈距可分辨时束流在靶中的射程。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过束流诊断靶头设计，使束流不断在靶上沉积下来，累积电荷，累积的电荷与束流流强有正相关性，将不同靶上的电信号引出到电子学，结合靶头位置可以计算出束流流强和束流位置等信息；通过累加各分指靶和/或微分靶的信号，可以获得对应靶头位置处的总束流流强；通过比较各分指靶的信号大小，可以获得束流在回旋加速器轴向的位置信息；通过传动机构带动靶头沿径向运动过程中连续测量靶的信号，可以获得不同径向束流流强的微分分布。此外，在靶头除束流入射平面之外的表面覆盖屏蔽壳层，可以降低外部环境射频等电磁辐射的干扰。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头轴侧图；
图2为本实用新型一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头主视图；
图3为本实用新型一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头背视图；
图4为本实用新型一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头俯视图；
图中标号：1、分指靶；2、微分靶；3、绝缘块；4、屏蔽壳；5；信号线。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，参见图1-4，包括分指靶1、微分靶2、绝缘块3、屏蔽壳4、信号线5；
分指靶1以层叠方式排列，相邻分指靶间以相同尺寸的绝缘丝隔离，并保证各分指靶的靶面互相平行；分指靶1由上、下侧和背面的绝缘块3支撑和定位；
微分靶2沿着轴向固定在上、下侧的绝缘块上，且与分指靶1间隔一定距离(0.3-1mm，优选为0.5mm)；
分指靶1的信号通过焊接信号线5引出，或通过贯穿背面绝缘块的螺钉压接信号线引出；
微分靶2的信号通过钨丝压接或焊接信号线引出；
在非束流入射面，包覆屏蔽壳4，屏蔽壳固定在上、下侧和背面的绝缘块上，并保证与靶和信号线直接绝缘；
安装靶头到传动机构上时，需保证微分靶2在径向运动中与加速器中轴的距离最近，且保证分指靶1接受束流入射面与束流入射方向尽可能垂直。
进一步地，束流打到靶上，不断沉积下来累积电荷，累积的电荷与束流流强有正相关性，将不同靶上的电信号引出到电子学，结合靶头位置可以计算出束流流强和束流位置等信息。
进一步地，靶(指的是分指靶1与微分靶2)的材料要求非铁磁性，如铜、钽、钨等非铁磁性金属，确保靶头可以工作在回旋加速器的强磁场环境中，且对磁场影响足够小；靶的材料要求低放气率，通常为金属材料，且表面光滑，确保靶头可以工作在回旋加速器的真空环境中，对真空影响足够小；靶的材料要求导电性好，具有较高的电导率，确保电信号传输快，信号损失小；靶的材料就具有良好的热学特性，包括导热性好、比热容高、熔点高等，保证探针可以较长时间工作，不因束流能量沉积而变性熔化；靶的材料具有一定的硬度和可加工性，保证探针形变小，定位准确，便于机械加工；
进一步地，分指靶1和微分靶2在回旋加速器轴向的总尺寸基本覆盖束流运动中平面的尺寸，以确保靶所测的范围足够用于轴向的调束。
进一步地，分指靶1的形状如三明治，由若干层靶块构成，靶块沿回旋加速器轴向层叠摆放，靶块之间绝缘隔开，靶块的束流入射面与束流的入射方向尽量垂直，以减少束流的散射损失。
进一步地，分指靶1的靶块尺寸足够大，沿着束流入射方向的尺寸需明显大于束流粒子在靶中的射程，垂直于束流入射方向的尺寸要明显大于束流在靶中横向扩散的尺寸，以减少束流及其次级粒子的损失，确保束流基本上都沉积在靶中。微分靶2的丝径不小于束流轨迹圈距可分辨时束流在靶中的射程。
本实用新型技术方案通过累加各分指靶和/或微分靶的信号，可以获得对应靶头位置处的总束流流强；通过比较各分指靶的信号大小，可以获得束流在回旋加速器轴向的位置信息。
传动机构带动靶头沿径向运动，通过连续测量靶的信号，可以获得不同径向束流流强的微分分布。
进一步地，绝缘块材料具备良好的绝缘性，减少靶上信号的损失和串扰。绝缘块材料具有良好的热学特性，包括较导热性好、熔点高、热稳定性好等，以确保温度升高时保持其结构和绝缘特性。绝缘块材料具有良好的化学稳定性，便于机械加工，且不易变形。
进一步地，在靶头除束流入射平面之外的表面覆盖屏蔽壳层，以降低外部环境射频等电磁辐射的干扰。
进一步地，靶头的信号引出，通过焊接、压接等方式，便于连接导线到后端电子学，并保证低的接触电阻，以减少信号损失。
本实用新型通过束流诊断靶头设计，使束流不断在靶上沉积下来，累积电荷，累积的电荷与束流流强有正相关性，将不同靶上的电信号引出到电子学，结合靶头位置可以计算出束流流强和束流位置等信息；通过累加各分指靶和/或微分靶的信号，可以获得对应靶头位置处的总束流流强；通过比较各分指靶的信号大小，可以获得束流在回旋加速器轴向的位置信息；通过传动机构带动靶头沿径向运动过程中连续测量靶的信号，可以获得不同径向束流流强的微分分布。此外，在靶头除束流入射平面之外的表面覆盖屏蔽壳层，可以降低外部环境射频等电磁辐射的干扰。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，包括分指靶、微分靶、绝缘块、屏蔽壳与信号线；
所述分指靶以层叠方式排列，分指靶间相隔离，各分指靶的靶面互相平行；所述分指靶由上、下侧和背面的绝缘块支撑和定位；
所述微分靶沿着轴向固定在上、下侧的绝缘块上，且与微分靶间隔一定距离；
所述分指靶的信号通过信号线引出；所述微分靶的信号通过信号线引出。
2.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，所述分指靶的信号通过焊接信号线引出，或通过贯穿背面绝缘块的螺钉压接信号线引出；所述微分靶的信号通过钨丝压接或焊接信号线引出；在非束流入射面，包覆屏蔽壳，屏蔽壳固定在上、下侧和背面的绝缘块上。
3.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，所述靶的材料为铜、钽或钨非铁磁性金属。
4.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，所述分指靶和微分靶在回旋加速器轴向的总尺寸覆盖束流运动中平面的尺寸，以确保靶所测的范围足够用于轴向的调束。
5.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，所述分指靶的形状为三明治，由若干层靶块构成，靶块沿回旋加速器轴向层叠摆放，靶块之间绝缘隔开，靶块的束流入射面与束流的入射方向尽量垂直。
6.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器主径向探针的束流诊断靶头，其特征在于，所述分指靶的靶块尺寸足够大，沿着束流入射方向的尺寸需明显大于束流粒子在靶中的射程，垂直于束流入射方向的尺寸要明显大于束流在靶中横向扩散的尺寸；所述微分靶的丝径不小于束流轨迹圈距可分辨时束流在靶中的射程。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109413834A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-03-01 | 中国原子能科学研究院 | 回旋加速器的径向靶束流强度与位置的同步***及方法 |
| CN110749917A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-04 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 一种用于回旋加速器束测辐射变色膜的探针结构 |
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2017
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