[发明专利]同步回旋加速器

权利要求书

1.同步回旋加速器，其包括：

-铁磁结构（4），所述铁磁结构包括：

o两个磁轭板（16，16'），它们呈圆盘形，相对于所述同步回旋加速器的中轴线（1）同轴布置，相对于中平面（2）基本对称和是平行的；

o一对磁极（5、5'），该对磁极呈通常圆形的截面，具有半径R，布置在所述中平面（2）的两侧，定中心在所述中轴线（1）上，且由形成空腔（9）的气隙分开；以及

o磁通量回路（17），所述磁通量回路围绕所述磁极（5、5'）且连接所述两个磁轭板（16、16'）；

-冷质量体结构，所述冷质量体结构具有至少两个磁感应线圈（3），所述冷质量体结构围绕所述磁极（5、5'）且被所述磁通量回路（17）围绕；

-粒子源（11），所述粒子源位于所述空腔（9）内、在半径R1的圆形截面的第一区域（6）中，半径R1小于空腔（9）半径R，其原点是所述中轴线（1）的一点；

形成所述空腔（9）的所述气隙具有相对于所述中平面（2）基本对称的型面，气隙高度径向地变化，气隙型面从所述中轴线（1）起相继包括：

-半径R2的圆形截面的第一部分（6，7），所述第一部分定中心在所述中轴线（1）上，所述第一部分的在中央的气隙高度等于H_中，所述第一部分包括环形分部（7），在所述环形分部中，气隙高度逐渐增大直至在半径R2处的最大高度H_最大；

-呈环形截面的第二部分（8），所述第二部分围绕所述第一部分（6，7），在所述第二部分中，气隙高度逐渐减小直至在所述磁极（5，5'）的边缘处的高度H_边；

其特征在于，气隙的高度H_中大于10厘米，最大高度H_最大与高度H_中之比在1.1至1.5之间。

2.根据权利要求1所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述第一部分（6，7）包括半径R1小于半径R2的圆形截面的中央分部（6），所述中央分部定中心在所述中轴线（1）上，在所述中央分部，气隙高度恒定，等于高度H_中。

3.根据权利要求1或2所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述最大高度H_最大与高度H_中之比在1.2至1.5之间。

4.根据权利要求1或2所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述最大高度H_最大与高度H_中之比在1.2至1.4之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述磁极（5，5'）包括一系列定中心在所述中轴线（1）上的倾斜环形的表面，每个所述表面都与其相邻的表面形成角α，该角α严格地大于90°，优选地大于120°，更优选地大于140°。

6.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述中央分部（6）延伸在小于所述空腔半径R的20%的半径R1上，所述第一部分（6，7）的所述环形分部（7）延伸在半径R1与小于所述空腔（9）半径R的95%的半径R2之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述中央分部（6）延伸在约为所述空腔（9）半径R的10%的半径R1上，所述第一部分（7）的所述环形分部（7）延伸在半径R1和约为所述空腔（9）半径R的70%的半径R2之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述粒子源（11）位于所述中央分部（6）中，由以基本平行于所述中平面（2）的方式插入所述空腔（9）的支承件保持。

9.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，每个所述磁极（5）都是实心的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，所述磁感应线圈（3）是由NbTi制成的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的同步回旋加速器，其特征在于，由所述磁感应线圈（3）和所述铁磁结构（4）在所述空腔（9）中产生的平均磁场在4至7特斯拉之间。

12.制造根据权利要求1所述的同步回旋加速器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

-设定中轴线附近的磁极间气隙的高度H_中，使得高度H_中大于10厘米；

-设定气隙的最大高度H_最大，使得所述最大高度大于高度H_中的至少1.1倍且小于高度H_中的1.5倍；

-设定磁感应线圈（3）中的磁场，所述磁感应线圈围绕形成粒子加速空腔的磁极；

-考虑H_中和H_最大以及线圈中的磁场，使所述磁极的型面和所述磁感应线圈（3）的尺寸及位置最佳化，以获得在所述磁极之间的粒子加速空腔，其磁极间气隙满足磁场聚焦指数所确定的条件，其中，r是粒子轨道的半径，半径原点通过中轴线的一点，B是该半径处的磁场，n应严格地在0至0.2之间。