[发明专利]一种强流四极透镜离子加速管

说明书

技术领域

本发明属于核技术及应用领域，具体涉及一种强流四极透镜离子加速管。

背景技术

高能强流离子束在材料改性、肿瘤治疗以及物理实验方面有着非常广泛的应用前景，目前，一种方式是采用射频离子加速器，能提供能量超过3MeV，束流强度度超过1mA的强流离子束，但是，技术难度高，产生的离子束能散大；另外一种方式是采用高压静电型离子加速器，离子束能散较小，整机的能量转换效率高，运行费用低，适合商业化应用，但是，在束流强度超过1mA时，端电压比较低，在1MV以下。《400 kV强流中子发生器的物理设计》（核心期刊《原子能科学技术》，2012年12月，第46卷第12期）公开了一种高压静电型离子加速器，可以输出束流强度高达百毫安级别的离子束，其端电压在1MV以下。《我国高压加速器技术及应用进展》（2004年，粒子加速器学会第七届全国会员代表大会暨学术报告会）公开了端电压超过5MV的高压静电型离子加速器，但是束流强度不高，在300uA以内。

目前，缺少结构简单，可以用于超过5MV端电压，束流强度超过10mA的高压静电型离子加速管。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种强流四极透镜离子加速管。

本发明的强流四极透镜离子加速管，其特点是，所述的强流四极透镜离子加速管包括入口聚焦加速电极Ⅰ，入口聚焦加速电极Ⅱ，中间加速电极Ⅰ，中间加速电极Ⅱ，出口散焦加速电极Ⅰ，出口散焦加速电极Ⅱ，入口阻止电极，电四极透镜，出口阻止电极；离子束在入口沿轴线注入，在聚焦加速电极Ⅰ和入口聚焦加速电极Ⅱ区间获得电场加速和聚焦，之后进入中间加速电极Ⅰ和中间加速电极Ⅱ获得电场加速，之后进入出口散焦加速电极Ⅰ和出口散焦加速电极Ⅱ获得电场加速和散焦，然后，离子束通过入口阻止电极，进入电四极透镜，最后，离子束从出口阻止电极输出；

所述的入口聚焦加速电极Ⅰ的入口段是倾斜α角的圆锥形表面，入口的孔径为d1，α角的范围是20°～40°，中间段是等直段，等直段的孔径为d2，出口段是圆环形结构，出口段的内径为d3，d1<d3<d2；

所述的入口聚焦加速电极Ⅱ为中心开直径d4的圆孔平板，d3<d4；

所述的中间加速电极Ⅰ为中心开直径d5的圆孔平板，中间加速电极Ⅱ为中心开直径d6的圆孔平板，d4<d5，d5=d6；

所述的出口散焦加速电极Ⅰ与入口聚焦加速电极Ⅱ的结构一致，与入口聚焦加速电极Ⅱ呈镜像对称布置，d7=d4；

所述的出口散焦加速电极Ⅱ与入口聚焦加速电极Ⅰ的结构一致，与入口聚焦加速电极Ⅰ呈镜像对称布置，d8=d3，d9=d2，d10=d1。

所述的入口阻止电极和出口阻止电极具有相同的电位，电位低于电四极透镜的中性电位。

所述电四极透镜的中性电位与出口散焦加速电极Ⅱ的电位相同。

所述的强流四极透镜离子加速管为两节以上的强流四极透镜离子加速管组合。

所述电四极透镜在相邻的两节强流四极透镜离子加速管中的聚焦方向和散焦方向相反。

所述的强流四极透镜离子加速管的外部工作环境是5-8个大气压下的SF6气体。