[发明专利]能够对至少两种粒子进行加速的回旋加速器

权利要求书

1.一种适于在回旋加速器中对带电粒子进行加速的谐振腔（6），该谐振腔（6）包括D形电极（100）、柱形物（20）以及至少部分包围所述柱形物和所述D形电极的导电罩（40），所述柱形物（20）的一端支撑所述D形电极（10），所述导电罩和所述柱形物（20）由此形成传输线，其特征在于，所述柱形物（20）的相反端附接到所述导电罩（40）的底部（45），并且所述传输线的位于所述柱形物的上述两端之间的中间部分（20b）的线电容实质上大于所述传输线的另一部分（20a，20c）的线电容。

2.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述传输线的所述中间部分（20b）的线电容比所述传输线的另一部分（20a，20c）的线电容大两倍。

3.根据权利要求2所述的谐振腔，其特征在于，所述传输线的所述中间部分（20b）的线电容比所述传输线的另一部分（20a，20c）的线电容大十倍。

4.根据前述权利要求中任一项所述的谐振腔，其特征在于，所述传输线的所述中间部分（20b）的特性阻抗（Z_c2）和所述传输线的其他部分（20a，20c）的特性阻抗(Z_c1，Z_c3)使得所述腔（6）能够根据两种模式谐振，从而以大致双倍比产生两种不同的频率。

5.根据前述权利要求中任一项所述的谐振腔，其特征在于，所述柱形物（20）包括多个叠置的圆柱体（20a，20b，20c），这些圆柱体中的一个圆柱体（20b）相当于所述传输线的所述中间部分（20b）并且具有大致比其他圆柱体（20a，20c）中的一个圆柱体的平均直径大的平均直径。

6.根据前述权利要求中任一项所述的谐振腔，其特征在于，所述导电罩（40）包括多个叠置的中空圆柱体，这些中空圆柱体中的一个中空圆柱体相当于所述传输线的所述中间部分（20b）并且具有大致比其他中空圆柱体中的一个中空圆柱体的平均直径小的平均直径。

7.根据前述权利要求中任一项所述的谐振腔，其特征在于，所述谐振腔还包括调谐电容器（50），该调谐电容器（50）包括电连接到所述导电罩（40）的移动电极，该移动电极与所述柱形物相对设置并且大致在所述传输线的所述中间部分（20b）的高度处。

8.一种用于设计根据前述权利要求中的任一项所述的双频谐振腔的方法，该方法包括以下步骤：

·计算腔中的柱形物的线电容，使得可以推导出由上述柱形物和导电罩由此形成的传输线的特性阻抗，其中，该腔的所述柱形物和所述导电罩呈现出恒定截面；

·针对各种柱形物直径，计算所述特性阻抗；

·确定所述导电罩的等效平均外部直径；

·基于之前得到的尺寸，对所述腔进行二维电磁模拟，并且确定在与现有技术的腔产生相同的谐振频率的情况下假定为圆形的等效D形电极的直径；

·计算所述腔的固有参数，如品质因数（Q）、耗散功率、储能，并且在这些结果与测量值之间进行比较；

·利用射频模拟对构成腔的所述柱形物的线的各部分进行特征化，所述腔利用两种谐振模式产生两种不同频率。

9.根据权利要求8所述的用于设计双频谐振腔的方法，该方法还包括利用二维电磁模拟对所述双频腔进行最终优化的步骤。