[发明专利]一种自密封保护重离子加速器储藏室剥离膜的密封传动杆

说明书

本发明公开了一种自密封保护重离子加速器储藏室剥离膜的密封传动杆，所述传动杆的前端连接有用于更换膜片的膜片夹取组件，所述传动杆位于膜片夹取组件后方处连接有密封组件，传动杆前端伸入至二极铁真空室内时，密封组件位于同步加速器二极铁真空管道内，所述二极铁真空管道一端连通二极铁真空室、另一端连通剥离膜储藏室；密封组件用于密封并分隔密封组件前后的两段二极铁真空管道腔室，进而分隔二极铁真空室和剥离膜储藏室。基座和密封圈造价低廉，方便生产与采购，降低设备建造成本；该密封结构简单，密封效果突出，可大幅降低设备的复杂程度，从而提高设备的可靠性以及建造和维护成本。

技术领域

本发明属于重离子加速器技术领域，具体涉及一种自密封保护重离子加速器储藏室剥离膜的密封传动杆。

背景技术

HIMM（Heavy Ion Medical Machine）是我国第一台具有自主知识产权的碳离子治疗设备。其主体部分主要包括一台等时性回旋注入器，一台加速能量可至400Mev的同步加速器，以及与5个治疗终端相连的束流传输线。

同步加速器采用剥离注入的方式，即使用C⁵⁺离子轰击碳膜（剥离膜）剥离其最后一个核外电子，转变为C⁶⁺离子。为保证束流注入同步加速器的效率，碳膜的厚度仅为15μg/cm²（约0.1μm），其材质为脆性材料，轻微的扰动都可能造成碳膜的破裂。所以为保证加速器装置的长期有效的运行，剥离膜系统设计有剥离膜储藏室用以储存12片备用碳膜，便于碳膜损坏时进行更换，剥离膜储藏室上连接有碳膜更换装置（参考专利CN202110462833.X）。

加速器长期运行过程中，由于设备故障等意外因素，造成装置整体真空环境破坏。气体快速通过漏口进入加速器真空管道，扰动的气流冲击使用中的碳膜与储藏室内的备用碳膜，导致碳膜全部损坏，造成重大事故。

该类事故发生后，加速器的维修工作将十分繁重，需重新更换碳膜以及安装标定，检漏抽空等。且因如此之薄的碳膜，无法在常压环境中长期保存，并对更换碳膜的工作人员要求极高，因此需请专业的人员对碳膜进行更换。造成加速器的维修时间成本，人力成本大幅升高，尤其对于碳离子治疗装置的同步加速器影响更为重大。

目前大多数剥离膜系统采用的是隔断措施，即加速器运行过程中，通过运动机构将储藏室的备用碳膜随膜架进行移动，移动完成后，用阀门将主加速器系统隔断。现有隔断法保护装置存在以下问题：

1.需在二极铁真空管道内插入齿轮齿条或丝杆波纹管等传动机构，以及各类光电及机械限位保护装置，该方法不仅存在设备繁杂、调试繁琐、操作容错率低等问题；此外插入真空室的上述设备，还需满足超高真空准入要求，部分部件不得不采用定制产品，导致造价、时间、人力、工艺等成本大幅增加；

2.现有隔断法保护装置，通常选用磁流体作为传动和密封装置，而磁流体的密封原理导致其周围将出现杂乱的各阶磁场，因此磁流体装置使用在同步加速器中，势必会引起两个问题：磁流体的各阶磁场影响同步加速器二极磁铁的场均匀度；二极磁铁的高场强影响磁流体的磁场分布，导致密封失效；

3.现有隔断法保护装置，当膜片夹取组件插入二极铁真空后，势必要将储藏室中备用碳膜移动至隔离室，该过程要求碳膜附着的膜架运动平稳且缓慢，对于操作人员及控制程序要求较高。而且运动过程中，振动将也将随机械部件传向同步加速器二极铁端，引起磁铁定位的精度超出设计指标。

发明内容

本发明提供了一种自密封保护重离子加速器储藏室剥离膜的密封传动杆，目的在于解决现有重离子同步加速器系统与储藏室之前的隔断设备较复杂，所占空间大、操控难度大，设备出现故障的风险较高的问题。

为此，本发明采用如下技术方案：