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[发明专利]一种手持式高温超导带接头焊接设备及方法-CN202311015075.2在审
发明人：周洪吉;朱晓锋;付伟;张素平;王川;张天爵 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2023-08-11 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： B23K3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种手持式高温超导带材接头焊接设备和方法，该设备包括：超导带材、固定及保护罩、强力弹簧、上层压块结构、下层压块结构、压块限位杆、温度传感器、冷却管路、X型加力杆；X型加力杆和强力弹簧以及包括拉簧在内的棘轮结构相配合，实现手持式超导带材的焊接；该方法包括：缓慢闭合X型加力杆，X型加力杆内部的棘轮机构能够防止上层压块结构和下层压块结构松动；控制器读取上、下层冷却压块的温度数值，并进行相应处理；X型加力杆转动一个棘轮的步长，等待上层加热压块和下层加热压块区域的焊锡完成融化后停止加热，对加热块进行降温；本发明实现了焊接现场没有焊接桌子的情况下也能焊接的效果，解决了焊接现场空间紧张的问题。
一种手持高温超导接头焊接设备方法

[发明专利]等时性加速器大径向范围内调变磁场梯度获得强聚焦方法-CN202211255595.6有效
发明人： 张天爵;付伟;王川 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-10-13 - 公布日： 2023-08-25 - 主分类号： H05H13/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种在等时性加速器大径向范围内调变磁场梯度获得强聚焦方法，该等时性加速器主磁极除偏转作用外、还提供了额外的聚焦作用，等效于同步回旋加速器中实际使用的四极、六极、八极磁铁：通过在等时性加速器主磁极大径向范围内引入磁场一阶梯度、二阶梯度、三阶梯度，实现类似于包括四极、六极、八极透镜的多极磁铁增强聚焦、补偿色品、处理共振的作用，满足等时性加速至更高能量的束流动力学要求；所述更高能量的束流动力学要求，既是获得从1GeV到2GeV等时性连续波加速所需的横向聚焦力。本发明通过大径向范围调变磁场梯度，提供了额外的聚焦力以及匹配色品等效果，突破了等时性加速器的能量上限。
加速器径向范围内磁场梯度获得聚焦方法

[发明专利]脱离硬件设备的加速器控制系统的调试开发系统和方法-CN202211394264.0在审
发明人：刘萍;殷治国;牟雪儿;杨芳迪;宋琦琪;蒋天仡;熊锐;张天爵 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-11-08 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G05B19/042 文献下载
摘要：本发明提出一种脱离硬件设备的加速器控制系统的调试开发系统和方法，该系统包括主机和运行在主机上的高级应用软件、以及服务器和运行在服务器上的虚拟加速器系统的硬件环境；所述虚拟加速器系统的硬件环境是基于企业级虚拟机ESXI操作系统的虚拟加速器系统的硬件环境；该方法包括在远程服务器上安装企业级虚拟机ESXI操作系统；在ESXI上配置加速器虚拟硬件开发环境并选择消息中间件、编写特定的中间件程序，将该程序运行在已配置的虚拟硬件开发环境中，在主机上开发相匹配的高级应用软件，利用所述高级应用软件和所述中间件程序进行联调。本发明使得调试人员再也不需要抱着电脑到设备旁边进行调试，工作效率提高了几十倍，产生了从量变到质变的飞跃。
脱离硬件设备加速器控制系统调试开发系统方法

[发明专利]基于回旋加速器的质子治疗系统-CN201610616075.1有效
发明人：魏素敏;管锋平;张天爵 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2016-07-29 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： H05H7/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于回旋加速器的质子治疗系统，包括质子回旋加速器(1)及用于输送质子回旋加速器内质子的主质子束流输运系统(2)，主质子束流输运系统(2)通过开关磁铁(6)将所需能量的质子分别传输给三条不同路径的治疗室，三条不同路径的治疗室分别为旋转机架治疗室(3)及设置在旋转机架治疗室(3)两侧的水平束及垂直束双固定束治疗室(4)和水平束及倾斜束双固定束治疗室(5)。采用本发明的质子治疗系统，减小了质子治疗设备占用空间，降低了质子治疗装置的建造费用；结构紧凑、保证治疗效果。
基于回旋加速器质子治疗系统

[发明专利]一种医用核素生产的高功率固体靶-CN202210222977.2有效
发明人：刘景源;张天爵;王雷 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-03-07 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： H05H6/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种医用核素生产的高功率固体靶，该固体靶的上表面布设有靶片、该靶片用于接收质子束流、并发生核反应产生核元素；靶片的下方设有一排梳状的水槽，该梳状的水槽用于束流穿过靶片后进入水槽将热量带走；所述质子束流方向与靶片存在一个设定的夹角；在靶片和水槽之间设有能量沉积层，该能量沉积层用于选择束流通过的能量、以及用于水槽和靶片之间的密封；本发明将固体靶的齿槽和齿的宽度比例，由1：1改进为2：1，使得进入水槽的束流面积增大了二分之一；将传统的单层靶片和夹层，改造为复合层的靶片和复合层的夹层，使得核反应截面低的区域导热性能增强，固体靶所能承受的束流功率从几个千瓦提高到20kW，提高了放射性核素的产额。
一种医用核素生产功率固体

[发明专利]用于超导回旋加速器的超导径向厚线圈及其绕制浸渍方法-CN202110503760.4有效
发明人： 张天爵;尹蒙;王川;吕银龙;张素平;崔涛 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2021-05-10 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： H01F6/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于超导回旋加速器的超导径向厚线圈，上下两个超导线圈绕制过程的预紧力不因为预紧力过紧或过松而形成线圈失超、环氧树脂不容易流进去；所述预紧力、及预紧力的一致性、预紧力方向的一致性，保证上下两个线圈同轴和平行不超过0.1毫米，线圈骨架的束流通道上设有4个相互90度间隔均匀布设的束流引出孔。还公开了一种方法，1）在线圈绕制过程中，通过控制预紧力小于等于12kgf、且控制预紧力方向达到一致性，使得每个线圈内部、以及线圈与线圈之间的平行度达到0.1毫米；2）通过控制预紧力小于等于12kgf、且控制预紧力达到一致性，使得每个线圈内部、以及线圈与线圈之间的同轴度达到0.1毫米；既解决线圈失超问题，又解决了磁场均匀性问题。
用于超导回旋加速器径向线圈及其浸渍方法

[发明专利]一种回旋加速器强流束脉冲化方法和装置-CN202211400287.8在审
发明人： 张天爵;殷治国;牟雪儿;付伟;储智超 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-11-09 - 公布日： 2023-01-31 - 主分类号： H05H13/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种回旋加速器强流束脉冲化方法和装置，该装置包括沿着离子源到加速器方向，布设在加速器束流注入线上的束流切割器A、束流切割器B、以及布设在加速器束流引出口的剥离膜，该布设在加速器束流引出口的剥离膜，在同一个时刻剥离掉n圈重叠的脉冲束流；该方法包括：当束流切割器A的一个周期内的n+m圈束团有4*n个高频周期的束团进入切割器B时，利用束流切割器B实现在一个脉冲周期中，有n个高频周期的束团能够通过，剩下n*3个高频周期的束团则无法通过；在剥离膜处实现n圈的脉冲束流的重叠，使得剥离膜一次性剥离n圈重叠的脉冲束流负氢束团，提高束流流强n倍。本发明最终实现了峰值流强脉冲束流，相比现有技术流强提高了将近20倍。
一种回旋加速器强流束脉冲方法装置

[发明专利]一种束流线磁铁电源的数字控制单元-CN202211297354.8在审
发明人：殷治国;何澳来;宋琪琦;张天爵;黄鹏;蔡红茹;汪洋;赵博涵;魏素敏 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2023-01-13 - 主分类号： G05B11/42 文献下载
摘要：本发明公开了一种质子治疗束流线磁铁电源的数字控制单元，包括磁铁主电源和磁铁从电源；该磁铁主电源数字控制单元包括DDS通讯/指令模块、查表模块、电流分配和参数转发模块、电源控制算法模块；该磁铁主电源查表模块的表按照束流线上的磁铁种类进行区分，相同种类的磁铁为同一张表，该表存储有针对某个种类磁铁的多套不同能量的控制参数信息，每个能量对应一套磁铁电流控制参数，每套磁铁电流控制参数包括能量参数、电流参数、PID参数、前馈参数、磁场响应达标值参数；本发明将DDS通讯模块、多套PID调整参数、细化PID调整参数、双环+前馈的闭环控制方法相结合，从四方面和五个层次层层递进，最终解决了质子治疗过程中束流线磁场快速动态响应的问题。
一种流线磁铁电源数字控制单元

[发明专利]一种质子束能量选择控制系统-CN202211312693.9在审
发明人：宋琦琪;殷治国;何澳来;张天爵;蔡红茹;蒋天仡;赵博涵;汪洋;郭乾坤 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-10-25 - 公布日： 2023-01-13 - 主分类号： A61N5/10 文献下载
摘要：一种质子束能量选择控制系统，包括系统板卡、运动板卡、降能器、多个四扇准直器、多个磁铁，该多个磁铁包括四级磁铁、导向磁铁和偏转磁铁；所述系统板卡包括多任务调度单元设有同步运动指令传送模块，当多个任务的初始化进程以首尾连接的异步方式启动时，该模块通过指令传送的方式，使得异步方式启动的多任务模块在同一时刻接收到调度指令；所述能量选择控制系统控制降能器每一档的降能响应时间快于多楔形降能器的响应时间、能够在50毫秒内完成能量切换；本发明解决了现有技术指令下发给束流线各个设备的通信耗时长、导致影响设备之间响应的同步性的问题，以及解决现有技术的对楔形降能器由于体积增大，导致降能器响应时间变慢了很多的问题。
一种质子能量选择控制系统

[发明专利]一种对楔形降能器控制系统-CN202211311819.0在审
发明人：宋琦琪;殷治国;何澳来;张天爵;蔡红茹;蒋天仡;赵博涵;汪洋;郭乾坤 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-10-25 - 公布日： 2023-01-06 - 主分类号： A61N5/10 文献下载
摘要：一种对楔形降能器控制系统，该对楔形降能器控制系统包括系统板卡、运动板卡、步进电机驱动器、步进电机、对楔形降能器；该对楔形降能器控制系统控制降能器每一档的降能响应时间快于多楔形降能器的响应时间、能够在50毫秒内完成能量切换；所述对楔形降能器包括一对带有倾角的楔形石墨降能片，该一对带有倾角的对楔形降能器的长度或所走的路程是多楔形降能器的长度或多楔形降能片所走的路程的数倍，宽度与多楔形降能片的宽度总和相同。本发明将DDS通讯、VxWorks嵌入式实时控制系统、调用S曲线算法模块三者有机结合，解决了现有技术的对楔形降能器由于体积增大，使得其长度或走过的路程相比多楔形降能器增加几倍、导致降能器响应时间变慢了很多的问题。
一种楔形降能器控制系统

[发明专利]一种束流线磁铁电源的数字控制器控制方法-CN202211297351.4在审
发明人：殷治国;何澳来;宋琪琦;张天爵;黄鹏;蔡红茹;汪洋;赵博涵;魏素敏 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2022-12-30 - 主分类号： H01F7/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种束流线磁铁电源的数字控制器控制方法，该方法包括：针对质子治疗不同能量需求设定多套磁铁电源控制参数；该多套磁铁电源控制参数包括多套电流参数值、PID调节参数值、电流电压前馈参数值、以及磁场响应达标值；设定多个磁铁电源和当前治疗头在同一个通信域；同一个域中的所有磁铁电源的数字控制单元同时接收到DDS指令、并获得束流能量值；每个磁铁电源的数字控制单元根据当前束流能量值，查表得到相关电流参数，并获得相关磁铁电源控制参数；本发明将DDS通讯模块、多套PID调整参数、细化PID调整参数、双环+前馈的闭环控制方法相结合，从四方面和五个层次层层递进，最终解决了质子治疗过程中束流线磁场快速动态响应的问题。
一种流线磁铁电源数字控制器控制方法

[发明专利]一种紧凑型中能负氢强流等时性回旋加速器直边扇主磁铁-CN202011185765.9有效
发明人： 张天爵;吕银龙;王川;管锋平;安世忠;魏素敏;崔涛;李明;王振辉;邢建升;林军 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2020-10-29 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： H01F7/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种紧凑型中能负氢强流等时性回旋加速器直边扇主磁铁，每个直边扇型磁极两条直边的交点与盖板中心点径向不重合、该交点位于盖板中心区的圆周上；每个直边扇型磁极尾部的圆弧的圆心与盖板中心严格重合，且每个直边扇型磁极的扇形磁极侧半径小于扇形磁极尾部的圆弧的曲率半径；镶条在大半径角宽度的降低足够大于主磁铁磁极在大半径增加的弧长，使得大半径处磁极与镶条总的角宽度比现有结构减小了，即减小了，因此，调变度增加，聚焦力增加；所述为中心平面上磁铁扇形磁极与镶条在圆周方向所占的比例；通过调节扇形磁极半径与扇形磁极尾部的圆弧的曲率半径比例关系，结合调节磁极镶条轮廓等方式，便于引入磁场变梯度聚焦。
一种紧凑型中能负氢强流回旋加速器直边扇主磁铁

[发明专利]一种用于BNCT回旋加速器的低电平系统-CN202110430921.1有效
发明人：付晓亮;殷治国;张天爵;纪彬 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2021-04-21 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： H05H13/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于BNCT回旋加速器的高频低电平系统，包括两路腔体控制系统和一路聚束器控制系统；该两路腔体控制系统包括两路幅度相位解调器、两路相位鉴别器、两路幅度PID控制器、两路相位PID控制器；所述两路相位鉴别器分别通过相位变化计算腔体谐振频率和外部DDS输出频率的差值，再根据频率差值调整腔体谐振频率，使得腔体谐振频率外部DDS输出频率保持一致；所述两路腔体控制系统和一路聚束器控制系统采用三合一高集成度融合的方法将三个系统揉在一起，提高了FPGA和CPU的集成度、节省了ADC接口的数量、避免了采用外部商用信号源，减少了PCB板面积，实现了系统的高集成度。本发明实现了一种适用于BNCT回旋加速器的，高集成度的，低成本的低电平系统。
一种用于 bnct 回旋加速器电平系统

[发明专利]等时性加速器大径向范围内调变磁场梯度获得强聚焦方法-CN202210748317.8在审
发明人： 张天爵;付伟;王川 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-06-29 - 公布日： 2022-09-23 - 主分类号： H05H13/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种在等时性加速器大径向范围内调变磁场梯度获得强聚焦方法，该等时性加速器主磁极除偏转作用外、还提供了额外的聚焦作用，等效于同步回旋加速器中实际使用的四极、六极、八极磁铁：通过在等时性加速器主磁极大径向范围内引入磁场一阶梯度、二阶梯度、三阶梯度，实现类似于包括四极、六极、八极透镜的多极磁铁增强聚焦、补偿色品、处理共振的作用，满足等时性加速至更高能量的束流动力学要求；所述更高能量的束流动力学要求，既是获得从1GeV到2GeV等时性连续波加速所需的横向聚焦力。本发明通过大径向范围调变磁场梯度，提供了额外的聚焦力以及匹配色品等效果，突破了等时性加速器的能量上限。
加速器径向范围内磁场梯度获得聚焦方法

[发明专利]可加速α粒子和H2-CN202210568504.8在审
发明人： 张天爵;付伟;王飞;储智超;殷治国;王川;张素平;赵博涵;魏素敏;刘景源;靳昭君 -专利权人：中国原子能科学研究院
申请日： 2022-05-23 - 公布日： 2022-08-16 - 主分类号： H05H13/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种可加速𝛼粒子和H2+粒子的回旋加速器及高增益高精度方法，该加速器包括双ECR离子源系统、基于磁分析器的双束注入线传输系统、主磁铁系统、基于八次谐波的的高频系统、基于偏转板精准控制引出𝛼束流能量的双束引出系统；该高增益方法包括八次谐波腔频率提升了一倍，腔体高度和D板张角分别相比四次谐波高频腔减小了一半，将内杆直径、腔体外半径角宽度、D板厚度做适应性调整；该高精度方法包括设定束流引出点位置；束流调试观察径向靶粒子分布并实时调节偏转板位置；本发明在国际上首次研制一种可加速𝛼粒子和H2+粒子的回旋加速器，首次实现𝛼粒子和H2+粒子的双束高亮度合并注入，国内首次紧凑型回旋加速器使用八次谐波高频腔加速。
加速粒子 base sub

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