[发明专利]一种超导回旋加速器液氦容器

说明书

技术领域

本发明属于超导回旋加速器领域，特别涉及一种超导回旋加速器液氦容器。

背景技术

回旋加速器是一种粒子加速器，其利用磁场和电场的共同作用，使带电粒子作回旋运动，并以高频电场对回旋运动的带电粒子进行反复加速的装置。其中，超导回旋加速器是目前医用质子治疗加速器的核心设备。

医用质子治疗加速器是当今世界最尖端的放射治疗设备，其能够利用微观的质子、重离子射线治疗肿瘤，疗效显著，具有良好的发展前景和巨大的商业价值，目前仅有个别发达国家掌握并应用该技术；而我国正处于研制阶段，尚无成熟技术可供采用。然而出于商业利益等方面考虑，有关医用质子治疗加速器的许多关键技术至今未被公开，使得我国的研制工作需要对有关关键技术进行逐一突破才能得以完成，而超导回旋加速器用液氦容器便是其中之一。

超导回旋加速器的磁场主要由超导线圈提供，超导线圈进入超导态需要一定的低温条件，若不满足超导线圈的低温条件，超导线圈将发生失超，影响超导回旋加速器的使用，严重时甚至会发生超导线圈烧毁事故。

为解决这一问题，通常可以考虑采用液氦来形成这种低温条件，这就要求设计一种液氦容器以容纳液氦。但是，在没有现有技术可以利用、参考的情况下，液氦容器采用何种设计结构才能保证超导线圈的冷却效果，并且还要能够与超导回旋加速器的其它结构良好兼容，这成为医用质子治疗加速器研制过程中必须解决的问题。

发明内容

为解决我国医用质子治疗加速器研制中没有成熟的液氦容器可以利用、参考的问题，本发明提供了一种超导回旋加速器液氦容器。

该液氦容器采用圆环结构，包括均贯通于所述圆环结构环向内部的第一环形液氦通道和第二环形液氦通道，所述第一环形液氦通道和第二环形液氦通道之间采用孔道连通，所述第一环形液氦通道上设有开口。

所述第一环形液氦通道和第二环形液氦通道均采用分体式设计为优选，以便利超导线圈的置入，且分体式结构各部分之间密封连接。

所述分体式设计为环形槽与环形带的分体式组合为优选，且环形槽与环形带之间密封连接。

所述环形槽的槽口方向朝向所述圆环结构外部为优选。

所述环形槽与环形带之间的密封连接优选为焊接。

所述液氦容器的材质优选为不锈钢。

所述第一环形液氦通道和第二环形液氦通道之间的非中空部分还留有所述圆环结构径向上的径向通道为优选，以便于有关加速器结构的穿过。

本发明的液氦容器在圆环结构的基础上，采用了两个环形液氦通道的设计，通过第一环形液氦通道上设置的开口引入液氦，将超导线圈浸泡在液氦中，实现了液氦冷却的功能，冷却效果好。与此同时，两个环形液氦通道内部还具有容纳超导线圈的功能，使得本发明液氦容器兼具超导线圈骨架的作用。由于本发明的液氦容器兼具上述两种功能，因此其具有结构紧凑，体积小等优点。另外，第一环形液氦通道上设置的开口还是超导线圈和温度传感器引出线的通道。

综上所述，本发明成功设计了一种超导回旋加速器液氦容器，其能够有效解决超导线圈的冷却问题。该液氦容器实际上兼具液氦容器和超导线圈骨架两种功能，具有结构紧凑，体积小，可靠性高，应用方便等优点，为我国医用质子治疗加速器的成功研制奠定了基础。

附图说明

图1本发明的超导回旋加速器用液氦容器示意图。

图2本发明的超导回旋加速器用液氦容器圆环结构截面图(开口处)。

附图标记：1.第一环形液氦通道，2.第二环形液氦通道，3.孔道，4.开口，5.径向通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例

如附图1-2所示，本发明的超导回旋加速器用液氦容器为圆环结构，可采用不锈钢材质，其第一环形液氦通道1和第二环形液氦通道2内部各容纳一组超导线圈。第一环形液氦通道1上的开口4用于向液氦容器内部引入液氦，第一环形液氦通道1和第二环形液氦通道2之间采用孔道3连通，以便液氦由第一环形液氦通道1进入第二环形液氦通道2，共同形成4.2K低温压力容器，确保超导线圈的工作温度；该开口4同时作为超导线圈和温度传感器引出线通道。

将上述液氦容器应用于某超导回旋加速器的研制过程中。具体应用前，首先对其进行真空检漏，要求漏率低于1×10^-10PaL/s，以便满足真空要求。通过超导回旋加速器的实际运行考验，证明该液氦容器能够有效解决超导线圈的冷却问题，具有方便可靠的优点。