[发明专利]一种孔径连续可调的方孔粒子束准直器及其孔径调节方法

说明书

本发明公开一种孔径连续可调的方孔粒子束准直器及其孔径调节方法，准直器中，准直器主体中设有旋转圆盘，旋转圆盘上设有圆盘通孔和若干弧形导槽，旋转圆盘的两侧分别设有一对第一准直块和一对第二准直块，各准直块上还分别设有接触套筒，每个接触套筒在旋转圆盘转动时沿弧形导槽滑动；旋转圆盘外侧还设有与孔径调节驱动机构动力输出末端连接的联动组件。其孔径调节方法是旋转圆盘转动时各弧形导槽驱使接触套筒进行运动，从而驱动第一准直块和第二准直块分别进行开合动作，当两个第一准直块、第二准直块之间的通道距离距离产生变化时，方孔孔径就跟随产生变化。本准直器结构紧凑，使用方便，可较好地应用于中国散裂中子源伴生质子束。

技术领域

本发明涉及准直器技术领域，特别涉及一种孔径连续可调的方孔粒子束准直器及其孔径调节方法。

背景技术

中国散裂中子源伴生质子束实验装置是利用直线加速器产生的一定能量的质子束进行粒子实验的装置。实验过程中，离子源产生的负氢离子，由静电场及射频电场加速达到80MeV能量，负氢离子在加速或输运的过程中，部分转变为氢原子、氢离子。在直线隧道末端，粒子束中的负氢离子由磁场偏转至快循环同步加速器；其中氢原子进入废束站；氢离子则进入伴生质子束实验装置。而在氢离子束达到实验样品前，通常需要采用准直器对粒子束的束斑进行准直，调节束斑尺寸大小，从而实现对样品的特定范围和特定位置进行精确照射，而样品中其他不需要照射的位置则照射量极少。

目前伴生质子束束流准直由三台准直器协调工作，利用三台准直器中挡块组合之后孔径的不同，在实验位置获得所需尺寸大小的束斑。通常情况下，会根据粒子类型、能量、束流功率等束流特性设计准直器，根据挡束材质的活化情况、寿命、工艺性等相关特性选择合适的挡束材料，如紫铜、铁、石墨、钨合金、铅、硼及其组合等。而常见的结构设计形式有固定孔径准直器、多档位固定孔径准直器、可调孔径准直器等。其中可调孔径准直器的常规设计是在每个挡块上独立配置一台电机及相应的传动机构，通过四台电机从各个方向独立驱动相应的挡块运动，从而调整四个挡块之间所形成的孔径；但在实际应用中，该结构形式的准直器体积相对较大，使用时还需在其外周布置屏蔽体，其所需的设备安装空间也大，相应的控制系统负载也大。因此，多电机驱动的可调孔径准直器难以在中国散裂中子源伴生质子束现有的隧道内应用，同时其设备能耗高、设备结构复杂，周边屏蔽体设计困难，不利于成本的控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种孔径连续可调的方孔粒子束准直器，该准直器结构紧凑，使用方便，可较好地实现在中国散裂中子源伴生质子束现有的隧道内安装应用。

本发明的另一目的在于提供上述孔径连续可调的方孔粒子束准直器的孔径调节方法。

本发明的技术方案为：一种孔径连续可调的方孔粒子束准直器，包括安装基座、真空腔体、准直器主体和孔径调节驱动机构，真空腔体设于安装基座上，准直器主体设于真空腔体内，孔径调节驱动机构的动力输出末端伸入真空腔体内并与准直器主体连接；

准直器主体中设有旋转圆盘，旋转圆盘的中部设有圆盘通孔，圆盘通孔的外周分布有若干弧形导槽，旋转圆盘的一端面外侧设有一对开合运动的第一准直块，旋转圆盘的另一端面外侧设有一对开合运动的第二准直块，第一准直块的开合运动方向与第二准直块的开合运动方向相垂直，各第一准直块和各第二准直块上还分别设有接触套筒，每个接触套筒嵌入旋转圆盘上的弧形导槽内并在旋转圆盘转动时沿弧形导槽滑动；旋转圆盘的圆周外侧还设有联动组件，联动组件与孔径调节驱动机构的动力输出末端连接。