[发明专利]一种双向加速装置及双向加速方法

权利要求书

1.一种双向加速装置，其特征在于，所述双向加速装置包括依次连接的匹配加速段和循环偏转段，其中，

所述匹配加速段包括加速腔体，所述腔体的数量为一个或一个以上，用于对束流进行加速；

所述循环偏转段用于对所述匹配加速段输出的束流进行偏转循环后，再将束流输入至所述匹配加速段，所述循环偏转段中束流传输时间为所述束流射频周期时间的整数倍，使反向束流满足被匹配加速段中最后一个腔体加速的要求。

2.根据权利要求1所述的双向加速装置，其特征在于，当所述腔体的数量为一个以上时，多个所述腔体依次连接，每相邻两个腔体之间的距离为其中，v1为所述束流正向通过相邻两个腔体间隔距离L的速度，v2为所述束流反向通过同一间距距离L的速度，T_RF为射频周期时间。

3.根据权利要求2所述的双向加速装置，其特征在于，多个所述腔体的相邻距离在朝向所述循环偏转段的方向依次增大。

4.根据权利要求1至3任一项所述的双向加速装置，其特征在于，所述腔体为超导腔体，每个所述超导腔体均包括耦合器、调谐器、低电平以及固态功率源，所述耦合器用于将微波功率馈送到所述超导腔体内；所述调谐器用于维持超导腔体的谐振频率与射频驱动频率一致，所述低电平用于控制谐振腔体中射频电磁场的幅度和相位，所述固态功率源用于为所述腔体提供射频场。

5.根据权利要求4所述的双向加速装置，其特征在于，所述匹配加速段包括多个加速单元，每个加速单元包括依次相连的横向聚焦元件、所述超导腔体以及匹配漂移段。

6.根据权利要求1至3任一项所述的双向加速装置，其特征在于，所述循环偏转段包括偏转元件和聚焦元件，所述偏转元件和所述聚焦元件间隔设置；

优选地，所述偏转元件为二极磁铁，所述聚焦元件为四极磁铁。

7.根据权利要求1至3任一项所述的双向加速装置，其特征在于，所述循环偏转段的总偏转角度为360度。

8.根据权利要求1至3任一项所述的双向加速装置，其特征在于，所述双向加速装置还包括射频四极加速器和中能传输段，所述射频四极加速器用于对低能束流进行聚束和加速；所述中能传输段设置于所述射频四极加速器与所述匹配加速段之间，用于接收所述射频四极加速器输出的束流，并将其出口束流参数匹配到下游的所述匹配加速段的入口束流参数。

9.根据权利要求8所述的双向加速装置，其特征在于，所述双向加速装置还包括离子源和低能传输线，所述低能传输线设置于所述离子源与所述射频四极加速器之间，所述离子源用于产生离子束流，优选回旋共振离子源；所述低能传输线用于使所述离子源与所述射频四极加速器之间的束流参数匹配及对主加速离子进行筛选。

10.根据权利要求9所述的双向加速装置，其特征在于，所述双向加速装置还包括束流引出段，所述束流引出段设置于所述中能传输段的下游，所述束流引出段用于引出满足终端要求的束流。

11.一种利用权利要求1至10任一项所述装置进行双向加速的方法，其特征在于，包括：

对束流正向加速后使其循环偏转回至所述加速处，再使其反向加速，其中循环偏转时所述束流的传输时间为所述束流射频周期时间的整数倍，以使反向束流满足加速段中最后一个腔体加速的要求。

12.根据权利要求11所述的双向加速的方法，其特征在于，在加速时，通过多个腔体对所述束流加速，每相邻两个腔体之间的距离为其中，v1为所述束流正向通过相邻两个腔体间隔距离L的速度，v2为所述束流反向通过同一间距距离L的速度，T_RF为射频周期时间。