一種永磁束暈處理非線性磁鐵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于加速器設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種加速器用永磁束暈處理非線性磁鐵。
【背景技術(shù)】
[0002]加速器產(chǎn)生的束流橫向截面(束斑)的粒子分布一般是高斯分布的，即轟擊到靶上的粒子分布是不均勻的。高斯分布的束斑會(huì)有一個(gè)小區(qū)域的高密度的束核和束核周?chē)髤^(qū)域低密度的束暈。對(duì)于中低能的粒子，束暈粒子可以用準(zhǔn)直器直接擋掉，但是之后經(jīng)過(guò)加速和傳輸后，又會(huì)產(chǎn)生新的束暈粒子。對(duì)于高能粒子，束暈粒子轟擊準(zhǔn)直器和束流管道后會(huì)產(chǎn)生較大的輻射劑量，導(dǎo)致物質(zhì)的活化。因此，加速器束暈處理是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)束暈的處理都是采用準(zhǔn)直器的方法，活化的問(wèn)題難以根本解決。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種永磁束暈處理非線性磁鐵，對(duì)束暈粒子進(jìn)行聚焦，使邊緣的低密度粒子聚焦疊加到中心的高密度粒子，避免束暈粒子的不利影響。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下，一種永磁束暈處理非線性磁鐵，包括兩兩相對(duì)設(shè)置的四個(gè)磁極，每個(gè)磁極設(shè)有磁場(chǎng)勵(lì)磁組件，其中，在四個(gè)磁極的中間位置設(shè)有一對(duì)屏蔽磁極，所述屏蔽磁極的極頭為平面，平面極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零場(chǎng)區(qū)；所述的磁場(chǎng)勵(lì)磁組件包括作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵和作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包。
[0006]進(jìn)一步，如上所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其中，所述的四個(gè)磁極的極頭為雙曲面或其它曲面。
[0007]更進(jìn)一步，如上所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其中，所述的四個(gè)磁極的極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)為線性聚焦區(qū)或非線性聚焦區(qū)。
[0008]進(jìn)一步，如上所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其中，所述的作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包是對(duì)作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵所勵(lì)磁的磁場(chǎng)進(jìn)行小范圍調(diào)整；在所述永磁鐵所勵(lì)磁的磁場(chǎng)不需要調(diào)整時(shí)，可取消所述作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包。
[0009]進(jìn)一步，如上所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其中，所述的作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵設(shè)置在磁極鐵芯中，磁極鐵芯中除永磁鐵以外的其它部分為用于導(dǎo)磁的軟磁材料；所述的作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包設(shè)置在磁極鐵芯的外側(cè)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果如下:本實(shí)用新型的屏蔽磁極的極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)零場(chǎng)區(qū)對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，四個(gè)磁極的極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚焦區(qū)對(duì)束暈粒子進(jìn)行聚焦，從而使得邊緣的低密度粒子聚焦疊加到中心的高密度粒子，避免束暈粒子的不利影響。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中磁鐵結(jié)構(gòu)整體的四分之一部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中X軸上的磁場(chǎng)分布示意圖(所示為磁場(chǎng)分布的一半);
[0013]圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中處理束暈粒子的實(shí)例磁場(chǎng)分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]本實(shí)用新型是在加速器所采用的四極磁鐵的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，原有四極磁鐵包括兩兩相對(duì)設(shè)置的四個(gè)磁極1，每個(gè)磁極外設(shè)有勵(lì)磁線包3并通入勵(lì)磁電流，如圖1所示，圖1中所畫(huà)為整個(gè)磁鐵的四分之一部分，全圖關(guān)于X坐標(biāo)軸和Y坐標(biāo)軸對(duì)稱(chēng)。本實(shí)用新型在四個(gè)磁極的中間位置增加了一對(duì)屏蔽磁極2，其極頭為平面，使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零場(chǎng)區(qū)4。原有的四極磁鐵磁極I的極頭面為雙曲面，如(x_a)*y = b曲線沿Z軸方向拉伸所形成的曲面，a和b為大于零的常數(shù)；也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成其它曲面，如3(x-a)2*y-y3=b曲線沿Z軸方向拉伸所形成的曲面，a和b為大于零的常數(shù)。磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)為線性聚焦區(qū)5(也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成其它非線性聚焦區(qū))，零場(chǎng)區(qū)4對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，線性聚焦區(qū)5對(duì)束暈粒子進(jìn)行聚焦，從而使得邊緣的低密度粒子聚焦疊加到中心的高密度粒子，避免束暈粒子的不利影響。
[0016]另外，本實(shí)用新型對(duì)磁極的磁場(chǎng)勵(lì)磁采用了作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵6和作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包3。主磁場(chǎng)勵(lì)磁是指磁場(chǎng)激勵(lì)的主要承擔(dān)者，其材料采用永磁鐵6，其位置可置于磁極鐵芯中的任意適當(dāng)位置，只要能夠激勵(lì)起所需的磁場(chǎng)分布即可，鐵芯中的其它部分為軟磁材料，用于磁路的導(dǎo)磁；輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁用于激勵(lì)調(diào)整磁場(chǎng)大小所需的磁場(chǎng)成分，由通入勵(lì)磁線包的電流進(jìn)行控制，如果主磁場(chǎng)勵(lì)磁所勵(lì)磁的磁場(chǎng)不需要調(diào)整，則輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁可取消。
[0017]在進(jìn)行束暈處理的時(shí)候，首先需要將束流截面做成非常扁的束，例如采用傳統(tǒng)的四極磁鐵將束斑在Y方向聚束的同時(shí)，在X方向擴(kuò)束，使得X方向的束斑很大，而在Y方向的束斑很小，這種處理方法在束流打靶之前是最為合適的。圖3中的高斯分布形曲線是這種束流在X軸上的粒子密度分布情況。類(lèi)比于圖2的結(jié)果，圖3中的ABC折線是X軸上的磁場(chǎng)分布。其中AB區(qū)間內(nèi)是束流的束核部分，AB區(qū)間外是束暈部分。在這種磁場(chǎng)作用下，AB區(qū)間的粒子密度是不變的，AB區(qū)間外的粒子由于受到線性聚焦力，A、B點(diǎn)的粒子不動(dòng)，越遠(yuǎn)離A、B點(diǎn)的粒子受到的聚焦力越大。經(jīng)過(guò)一定距離的漂移，束暈粒子就會(huì)疊加到束核內(nèi)，從而避免了對(duì)束暈粒子的準(zhǔn)直切割。
[0018]由四極磁鐵的特性可知，束流在X方向聚焦疊加的同時(shí)，往往會(huì)在Y方向散焦，但是由于束流非常扁，因此在Y方向的散焦力非常弱，可以忽略。
[0019]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種永磁束暈處理非線性磁鐵，包括兩兩相對(duì)設(shè)置的四個(gè)磁極(I)，每個(gè)磁極(I)外設(shè)有磁場(chǎng)勵(lì)磁組件，其特征在于:在四個(gè)磁極(I)的中間位置設(shè)有一對(duì)屏蔽磁極(2)，所述屏蔽磁極(2)的極頭為平面，平面極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零場(chǎng)區(qū)(4);所述的磁場(chǎng)勵(lì)磁組件包括作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵(6)和作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其特征在于:所述的四個(gè)磁極(I)的極頭為雙曲面或其它曲面。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其特征在于:所述的四個(gè)磁極(I)的極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)為線性聚焦區(qū)(5)或非線性聚焦區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其特征在于:所述的作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包(3)是對(duì)作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵(6)所勵(lì)磁的磁場(chǎng)進(jìn)行小范圍調(diào)整；在所述永磁鐵(6)所勵(lì)磁的磁場(chǎng)不需要調(diào)整時(shí)，可取消所述作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包
5.如權(quán)利要求1所述的永磁束暈處理非線性磁鐵，其特征在于:所述的作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵(6)設(shè)置在磁極鐵芯中，磁極鐵芯中除永磁鐵以外的其它部分為用于導(dǎo)磁的軟磁材料；所述的作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包(3)設(shè)置在磁極鐵芯的外側(cè)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于加速器設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種加速器用束暈處理非線性磁鐵。其結(jié)構(gòu)包括兩兩相對(duì)設(shè)置的四個(gè)磁極，每個(gè)磁極外設(shè)有磁場(chǎng)勵(lì)磁組件，其中，在四個(gè)磁極的中間位置設(shè)有一對(duì)屏蔽磁極，所述屏蔽磁極的極頭為平面，平面極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零場(chǎng)區(qū)，四個(gè)磁極的極頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)為線性聚焦區(qū)或非線性聚焦區(qū)；所述的磁場(chǎng)勵(lì)磁組件包括作為主磁場(chǎng)勵(lì)磁的永磁鐵和作為輔助磁場(chǎng)勵(lì)磁的勵(lì)磁線包。本實(shí)用新型所提供的磁鐵能夠產(chǎn)生一種較大范圍的零場(chǎng)區(qū)和聚焦場(chǎng)強(qiáng)，從而能夠克服目前的束暈處理難題，使得邊緣的低密度粒子聚焦疊加到中心的高密度粒子，避免束暈粒子的不利影響。
【IPC分類(lèi)】H05H7-04, H01F7-06
【公開(kāi)號(hào)】CN204518206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520150314
【發(fā)明人】李金海, 任秀艷, 王思力
【申請(qǐng)人】中國(guó)原子能科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日