[发明专利]高频腔恒温装置与控制方法及质子/重离子加速器

说明书

本发明涉及一种高频腔恒温装置与控制方法及质子/重离子加速器，恒温装置包括冷却装置及恒温加热装置，恒温加热装置的旁通装置旁通连接冷却装置的输送泵与高频腔的冷却液入口端，恒温加热装置的加热器位于旁通装置外与输入端冷却回路外并且在高频腔的冷却液出口端与输送泵之间。恒温加热装置共享冷却装置的输送泵与高频腔内的冷却管路，停机破真空状态时能加热维持高频腔的待机温度。更具体地，输送泵的输入端连接有回流冷却控制阀，以调节控制输送泵的流体输送量，本发明具有缩短高频腔锻炼时间，使加速器更快投入运行的效果。

技术领域

本发明涉及质子/重离子加速的技术领域，尤其是涉及一种高频腔恒温装置与控制方法及质子/重离子加速器，其中质子指质量数等于1的自由离子，重离子指质量数大于4的自由离子。

背景技术

质子/重离子加速器已知能应用于医疗、半导体、原子物理、材料科学、生命科学、新能源研究、天体物理等领域，对质子/重离子提供能量以产生适当加速强度的质子/重离子能量束。而如何让质子/重离子加速器能更稳定的运行将是一门重要课题，特别是在工作频率可调且工作负载等条件变化的情况下，使质子/重离子加速器能够稳定运行的目标将更为困难去达成。

通常质子/重离子加速器主要由离子源系统、粒子输运系统、主磁铁、高频系统、真空系统及各种辅助系统等组成。其中高频系统一般由高频加速电极、高频共振腔和高频功率源三部分构成。高频系统的作用在于为离子提供回旋加速器所必需的高频电压，是加速器中最基本的组成部分之一，高频共振腔工作状态的稳定对于加速器的性能有很大的影响。

然而，质子/重离子加速器在运行服役期间，需定期进行维护，对易损件进行检查与更换。检修过程中，高频腔势必与大气或外部气体接触，高频腔腔体壁面会吸收大量空气，重新启动运行时，被吸收空气会持续的从高频腔体中析出，这会降低高频室的真空度，进而引起高频打火并降低束流品质。因此，目前质子/重离子加速器由停机检修后再重新启动到稳定运行状态需要一段相当长且不可控的锻炼时间。

原申请人在中国发明专利申请公布号CN108633160A公开了一种质子加速器束流冷却装置，属于质子加速器领域，包括导热束流阻断体，导热束流阻断体侧壁上开设有存储凹槽，凹槽内存储有冷却液；导热束流阻断体与中空管体一端相连，中空管体另一端与导热冷凝体相连，导热束流阻断体的凹槽、中空管体的内腔和冷凝体之间形成供冷却液冷却的冷却内腔。因此，已公开了可以通过热传导的方式对质子加速器进行散热冷却。

发明内容

本发明的其中一目的是提供一种高频腔恒温装置，用以解决质子/重离子加速器检修停机到运行服役的过程会持续的从高频腔体中析出空气，导致高频打火、束流品质降低或需要大量高频腔锻炼时间的问题，使质子/重离子加速器能够更快的投入运行。

本发明的另一目的是提供一种质子/重离子加速器，使用前述的高频腔恒温装置，用以实现高频腔系统停机时，启用恒温循环提高高频腔的待机温度，运行时冷却带走高频腔内热量，并且可以不需要改变质子/重离子加速器高频腔内的管道设计。

本发明的另一目的是提供一种高频腔恒温控制方法，用以实现加快高频腔的排气，使高频腔更快速度过多电子效应区，减少加速器从重新启动到达到运行工况的时间。

本发明的其中一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：