210和支撐結(jié)構(gòu)為一體，一直延伸并固定到 腔壁上，該結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度大，水冷系統(tǒng)回路加工很方便，水冷效果也非常好，適合CW運(yùn)行。 四翼型RFQ加速器工作頻率范圍一般在200MHz-400MHz，因此更適合于加速較輕的粒子。
[0061] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的四桿型RFQ加速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，電極 220是四根調(diào)制變化的桿，支撐板230以左右交替變化的方式對(duì)電極進(jìn)行支撐。四翼型RFQ 加速器的四翼（支撐結(jié)構(gòu)）分別在四個(gè)象限，而四桿型RFQ加速器支撐結(jié)構(gòu)只在一側(cè)，因此 相同頻率下后者的結(jié)構(gòu)更加緊湊，實(shí)際工作中需要有效的水冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，因此其也更 適合于工作在脈沖模式下。四桿型RFQ加速器工作頻率一般在幾十MHz到200MHz之間，適 合加速較重的離子。
[0062] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，離子所需的能量不同，對(duì)離子進(jìn)行加速所使用的RFQ加 速器也是不同的。
[0063] 如圖1所示，所述高能傳輸段114與靶站裝置117連接，用于對(duì)加速后的離子的束 流進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使離子的束流符合打靶的要求；所述射頻功率源115與RFQ加速器113連 接，用于為RFQ加速器113提供射頻信號(hào)。
[0064] 所述控制系統(tǒng)116分別與離子源111、低能傳輸段112、RFQ加速器113、高能傳輸 段114和靶站裝置117連接，用于對(duì)離子源111、低能傳輸段112、RFQ加速器113、高能傳 輸段114和靶站裝置117進(jìn)行控制。其中，控制系統(tǒng)116能夠控制從離子源111中出來(lái)的 離子能量、控制低能傳輸段112中電流的大小進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的束流調(diào)節(jié)、控制RFQ加速器 113功率的輸出、控制高能傳輸段114中電流的大小進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的束流調(diào)節(jié)、控制靶站 裝置117中中子的產(chǎn)生等。
[0065] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，控制系統(tǒng)116還具有其他的控制功能；控制系統(tǒng)116的程 序由可編輯控制器（PLC)進(jìn)行編寫，控制系統(tǒng)可以采用控制面板的形式對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行控 制，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行控制。
[0066] 上述生產(chǎn)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：如圖1所示，離子源111產(chǎn)生離子以后，進(jìn)入低能 傳輸段112,通過(guò)低能傳輸段112對(duì)離子的束流進(jìn)行聚焦以及在離子的束流方向上進(jìn)行調(diào) 節(jié)，進(jìn)入RFQ加速器113。在RFQ加速器113中對(duì)離子的束流進(jìn)行加速，使離子獲得更高的 能量，確保每個(gè)離子的能量在0.Ι-lOMeV之間；離子的束流從RFQ加速器113中出來(lái)以后， 進(jìn)入到高能傳輸段114,高能傳輸段114對(duì)離子進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中包括離子的束流聚焦、離子 的束流強(qiáng)度的調(diào)節(jié)等。離子的束流經(jīng)過(guò)高能傳輸段114以后，進(jìn)入靶站裝置117,在靶站裝 置117中進(jìn)行打靶，產(chǎn)生中子，最后經(jīng)靶站裝置117將產(chǎn)生的中子引出。其中，在上述過(guò)程 中，射頻功率源115為RFQ加速器113提供射頻信號(hào)，將射頻信號(hào)的功率耦合到RFQ加速器 113中；控制系統(tǒng)116對(duì)離子源111、低能傳輸段112、RFQ加速器113、高能傳輸段114和靶 站裝置117進(jìn)行控制。
[0067] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種中子源，通過(guò)低能傳輸段對(duì)離子的束流進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò) RFQ加速器對(duì)離子的束流進(jìn)行加速，以使每個(gè)離子的能量在0.Ι-lOMeV之間，通過(guò)高能傳輸 段對(duì)加速后離子的束流進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過(guò)所述靶站裝置進(jìn)行離子的束流的打靶，以產(chǎn)生中子， 并將中子引出。本發(fā)明實(shí)施例能夠?qū)为?dú)的RFQ加速器應(yīng)用到中子源中，體積小、占用空間 少，中子產(chǎn)額高、便于生產(chǎn)安裝。
[0068] 實(shí)施例二
[0069] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種中子源的結(jié)構(gòu)框圖；在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上 對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行了優(yōu)化。如圖4所示，所述低能傳輸段112,包括：第一螺線管透鏡1121、第 一導(dǎo)向磁鐵1122、第二導(dǎo)向磁鐵1123和第二螺線管透鏡1124 ;其中，所述第一螺線管透鏡 1121與離子源111連接，用于對(duì)離子進(jìn)行聚焦，以調(diào)節(jié)離子的束流的橢圓參數(shù)；所述第一導(dǎo) 向磁鐵1122與第一螺旋透鏡1121連接，用于對(duì)離子的束流進(jìn)行X方向的調(diào)節(jié)；所述第二導(dǎo) 向磁鐵1123與所述第一導(dǎo)向磁鐵1122連接，用于對(duì)離子的束流進(jìn)行Y方向的調(diào)節(jié)；所述第 二螺線管透鏡1124與第二導(dǎo)向磁鐵1123連接，用于對(duì)方向調(diào)節(jié)后的離子的束流就行聚焦， 以調(diào)節(jié)離子的束流的橢圓參數(shù)。
[0070] 在本實(shí)施例中，第一螺線管透鏡1121和第二螺線管透鏡1124均可以采用在一個(gè) 金屬圓筒上纏繞導(dǎo)線的方式制成，離子的束流在金屬圓筒中通過(guò)；導(dǎo)線中通電可以產(chǎn)生磁 場(chǎng)，改變導(dǎo)線中電流的大小，可以改變磁場(chǎng)的大小，通過(guò)第一螺線管透鏡1121和第二螺線 管透鏡1124可以實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的束流進(jìn)行聚焦。第一導(dǎo)向磁鐵1122和第二導(dǎo)向磁鐵1123均 是電磁鐵，通過(guò)導(dǎo)向電源對(duì)第一導(dǎo)向磁鐵1122和第二導(dǎo)向磁鐵1123通電（圖中未不出）， 導(dǎo)向電源可實(shí)現(xiàn)正負(fù)電流的連續(xù)可調(diào)，即導(dǎo)向?qū)﹄x子的束流在X和Y方向上能正負(fù)連續(xù)可 調(diào)。在低能傳輸段，第一螺線管透鏡1121、第一導(dǎo)向磁鐵1122、第二導(dǎo)向磁鐵1123和第二螺 線管透鏡1124均密封，在低能傳輸段中通入氬氣作為空間電荷補(bǔ)償，抑制發(fā)射度的增長(zhǎng)， 進(jìn)氣在0. 1-0. 35sccm之間調(diào)節(jié)，氣壓約為5. 3X10 3Pa。
[0071] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在低能傳輸段的末端，還可以設(shè)置一個(gè)束流吸收錐和束 流探測(cè)器（圖中未示出）。其中，束流吸收錐，用于防止離子的束暈轟擊RFQ加速器中的電 極；束流探測(cè)器，用于探測(cè)離子的束流強(qiáng)度，以使對(duì)離子的束流進(jìn)行控制。
[0072] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述RFQ加速器113,用于對(duì)離子的束流進(jìn)行加速，以使 每個(gè)離子的能量在〇.Ι-lOMeV之間；所述RFQ加速器113內(nèi)部設(shè)有第一冷卻系統(tǒng)1131，所 述第一冷卻系統(tǒng)1131，用于對(duì)RFQ加速器113進(jìn)行降溫。其中，所述RFQ加速器113中的電 極是四根沿束流方向近似正弦調(diào)制電極制成的。通過(guò)合理的射頻（RF)激勵(lì)，可以使相鄰的 電極帶異種電位，相對(duì)電極帶同種電位，因而不但可以產(chǎn)生橫向四極聚焦電場(chǎng)，而且產(chǎn)生了 縱向的高頻加速電場(chǎng)，使得RFQ加速器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)離子的束流進(jìn)行加速，又能在橫向受到 較高的強(qiáng)聚焦四極電場(chǎng)的聚焦作用，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。
[0073] 在本實(shí)施例中，RFQ加速器將離子的能量加速到特定的范圍內(nèi)，才會(huì)打靶產(chǎn)生中 子，其中，表1記錄了幾種核反應(yīng)的產(chǎn)生中子過(guò)程中的數(shù)據(jù)，其中，7Li(P，n)-7Be產(chǎn)生中子 過(guò)程中，入射離子的能量在1. 92-2. 4MeV之間。
[0074]表1
[0075]

[0077] 圖5為不同離子撞擊靶核產(chǎn)生中子的閾能范圍圖；其中，橫坐標(biāo)為入射離子的能 量，縱坐標(biāo)為產(chǎn)生中子的通量。如圖5所示，只有當(dāng)入射離子達(dá)到一定能量后撞擊靶核才會(huì) 產(chǎn)生中子。
[0078] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖4所示，所述高能傳輸段包括：快閥1141、磁導(dǎo)向 1142、三組合四極透鏡1143、束診腔1144和束流變壓器1145。所述快閥1141，設(shè)于RFQ加 速器113的出口處，與外部位于靶站裝置117附近的真空探測(cè)器配合使用，如果靶站裝置 117被離子的束流擊穿發(fā)生真空泄漏，所述快閥1141能夠在l-2ms時(shí)間內(nèi)關(guān)閉并保護(hù)離子 源111、低能傳輸段112以及RFQ加速器113的真空，其中，真空探測(cè)器能夠?qū)Π姓狙b置117 的真空狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)。所述磁導(dǎo)向1142經(jīng)快閥1141與RFQ加速器113連接，用于將離子 的束流偏軸狀態(tài)和傾角狀態(tài)量導(dǎo)回到合軸零偏角狀態(tài)；所述三組合四極透鏡1143與磁導(dǎo) 向1142連接，用于對(duì)離子的束流進(jìn)行聚焦，控制離子束流轟擊到靶的束斑大?。凰鍪\ 腔1144與三組合四極透鏡1143連接，所述束診腔1144內(nèi)設(shè)有束流位置探測(cè)器11441和熒 光靶束流剖面探測(cè)器11442 ;所述束流位置探測(cè)器11441，用于對(duì)離子的束流進(jìn)行位置信息 的監(jiān)測(cè)；所述熒光靶束流剖面探測(cè)器11442,用于獲取離子的束流剖面信息；所述束流變壓 器1145與束診腔1144連接，用于記錄和顯示離子的束流強(qiáng)度。其中，磁導(dǎo)向1142為磁鐵， 產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)離子的束流有導(dǎo)向作用。
[0079] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖4所示，所述射頻功率源115包括：高頻發(fā)射機(jī) 1151、同軸饋管1152、第一定向耦合器1153、第二定向耦合器1154、功率耦合環(huán)1155和第 二冷卻系統(tǒng)1156 ;所述高頻發(fā)射機(jī)1151，用于發(fā)射高頻信號(hào)；所述同軸饋管1152通過(guò)第一 定向耦合器1153與高頻發(fā)射機(jī)1151連接，用于將高頻信號(hào)的功率進(jìn)行傳遞；第一定向耦合 器1153和第二定向耦合器1154分別設(shè)于同軸饋管1152的兩端，所述第一定向耦合器1153 與高頻發(fā)射機(jī)1151連接，用于將高頻信號(hào)的功率傳遞給同軸饋管1152,并對(duì)高頻信號(hào)的功 率進(jìn)行監(jiān)測(cè)；所述第二定向耦合器1154與功率耦合環(huán)1155連接，用于將同軸饋管1152上 的功率傳遞給功率耦合環(huán)1155,并對(duì)同軸饋管1152上輸出的功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)；所述功率耦合 環(huán)1155與RFQ加速器113連接，用于將同軸饋管1152上高頻信號(hào)的功率耦合到RFQ加速 器113中；所述第二冷卻系統(tǒng)1156設(shè)于射頻功率源內(nèi)部，用于對(duì)射頻功率源進(jìn)行降溫。
[0080] 在本實(shí)施例中，同軸饋管1152是同心的空心銅管。在高頻發(fā)射機(jī)1151向RFQ