[发明专利]一种磁场旋转的偏心粒子收集装置

说明书

技术领域

本发明属于粒子收集技术领域，更为具体地讲，涉及行波管、返波管、速调管、回旋管、自由电子激光、奥罗管、太赫兹脉塞真空电子器件，以及粒子直线加速器、回旋加速器、同步辐射机等真空粒子器件中使用的粒子收集装置

背景技术

大部分真空器件包括行波管、返波管、直线加速器等都必须使用的一种粒子收集装置。粒子收集装置主要作用是将互作用完成的粒子收集，即将剩余能量回收，并且减少粒子辐射和返流，增强散热。需要提高收集极和器件整体效率时，通常采用多级降压收集极。

现有粒子收集装置大多为轴对称结构，如图1所示。粒子收集装置内无磁场，故而进入到粒子收集装置内的粒子由于空间电荷力散开，能量较高的粒子射程更远，所以采用多级收集极叶片1的方式进行粒子收集，尾端2的收集极叶片1电压更高，不断向注入端4的入射孔3靠近，收集极叶片1的电压也不断降低。具有一定能量的粒子束打到收集极叶片内壁，产生弹性碰撞和非弹性碰撞，则会激发产生二次粒子，由于收集极叶片1和注入端4间的电压差，则会产生粒子返流，返流从注入端4进入到互作用区间，影响粒子和场的互作用，降低真空器件整体效率和功率。

因此，研制低返流的粒子收集装置就具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中轴对称粒子收集装置返流率高、收集效率低的不足，提供一种磁场旋转的偏心粒子收集装置，以降低返流率、并提高粒子收集效率，从而提高真空器件整体效率和功率。

为实现上述发明目的，本发明磁场旋转的偏心粒子收集装置，其特征在于，包括：

两块磁块，所述两块磁块前后并行垂直放置，并在两块磁块之间形成一个水平方向的磁场；

粒子注入端，位于两块磁块之间的位置，粒子从粒子注入端入射孔射入，并从垂直于磁场方向注入到磁场中，注入粒子在磁场的作用下发生旋转，旋转平面和磁场方向垂直；

多片粒子收集叶片，位于两块磁块之间的粒子旋转方向一侧水平位置上方，从高到低依次放置，最高位置的粒子收集叶片长度最短，其离粒子注入端侧的边沿距离粒子注入端水平位置最远，其他的从高到低长度依次增加，离粒子注入端侧的边沿依次向粒子注入端水平方向靠近。

作为进一步的改进，所述多片粒子收集叶片上加载(设置)的电压沿着旋转方向逐步降低。

本发明的目的是这样实现的。

本发明磁场旋转的偏心粒子收集装置，通过两块磁块施加水平磁场，使得粒子注入端注入的粒子在磁场的作用下发生旋转，其旋转平面与磁场方向垂直，同时，粒子旋转半径和粒子能量成正比；在旋转方向一侧水平位置，从高到低设置依次向粒子注入端靠近的多片粒子收集叶片，粒子收集叶片从高到低收集能量逐渐减低的粒子。本发明采用偏心型多级收集极叶片进行粒子收集，注入的粒子在磁场的作用下旋转并偏离粒子注入端的入射孔，同时，部分碰撞产生的二次粒子，如果其从侧面往入射孔方向逆旋转反射，也会由于磁场的作用，旋转半径大大减小，多数二次粒子将返回不到入射孔位置，从而降低了返流率、并提高粒子收集效率，从而提高真空器件整体效率和功率。本发明是一种结构简单、返流低、收集效率高的粒子收集装置，能够广泛地应用于粒子加速器、电真空器件等技术领域。

附图说明

图1是现有常规轴对称结构粒子收集装置的剖视图；

图2是本发明磁场旋转的偏心粒子收集装置一种具体实施方式结构示意图；

图3是图2所示磁场旋转的偏心粒子收集装置的前后中心线剖视图；

图4是本发明磁场旋转的偏心粒子收集装置粒子收集示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图2是本发明磁场旋转的偏心粒子收集装置一种具体实施方式结构示意图。

在本实施例中，如图2所示，本发明磁场旋转的偏心粒子收集装置包括两块磁块100、粒子注入端200、多片粒子收集叶片400。所述两块磁块100为矩形块，前后并行垂直放置，并在两块磁块之间形成一个水平方向的磁场。在本实施例中，为一个由外向内的磁场，为了简洁，用三根箭头表示，两块磁铁之间都具有由外向内的水平磁场。