线圈调节装置及回旋加速器

摘要

本发明提供一种线圈调节装置及回旋加速器。线圈调节装置包括轨道、滑块组件、连杆、驱动组件及波纹管。滑块组件与轨道可滑动地连接，用于安装线圈。连杆与滑块组件连接。驱动组件与连杆连接，用于驱动连杆带动滑块组件沿轨道移动。波纹管包括相背的真空侧和大气侧，轨道、滑块组件及连杆位于真空侧，驱动组件位于大气侧，连杆穿设波纹管与驱动组件连接。本发明实施方式的回旋加速器和线圈调节装置中，线圈安装于可沿轨道移动的滑块组件，可通过驱动组件驱动连杆动滑块组件沿轨道移动，以改变安装于滑块组件的线圈的位置。

权利要求

1.一种线圈调节装置，其特征在于，所述线圈用于回旋加速器，所述线圈调节装置包括：轨道；

滑块组件，与所述轨道可滑动地连接，用于安装所述线圈；

连杆，与所述滑块组件连接；

驱动组件，与所述连杆连接，用于驱动所述连杆带动所述滑块组件沿所述轨道移动；及波纹管，包括相背的真空侧和大气侧，所述轨道、所述滑块组件及所述连杆位于所述真空侧，所述驱动组件位于所述大气侧，所述连杆穿设所述波纹管与所述驱动组件连接，所述驱动组件用于在所述大气侧驱动所述连杆移动，以使所述连杆带动所述真空侧的所述滑块组件移动，以调节所述线圈的位置。

2.根据权利要求1所述的线圈调节装置，其特征在于，所述轨道包括支撑件及承载件，所述承载件用于承载所述滑块组件，所述支撑件与所述承载件连接并用于支撑所述承载件。

3.根据权利要求2所述的线圈调节装置，其特征在于，所述承载件沿所述回旋加速器的粒子束流方向弯曲。

4.根据权利要求2所述的线圈调节装置，其特征在于，所述承载件包括本体及设置于所述本体的滑轨，所述滑块组件包括滑块结构及滑轮结构，所述滑块结构用于安装所述线圈，所述滑轮结构与所述滑块结构连接并与所述滑轨滑动配合。

5.根据权利要求1所述的线圈调节装置，其特征在于，所述滑块组件包括多个滑块及连接件，至少一个所述滑块与所述连杆连接，所述连接件用于连接相邻的两个所述滑块。

6.根据权利要求5所述的线圈调节装置，其特征在于，所述滑块包括滑块结构、连接结构及滑轮结构，所述滑块结构用于安装所述线圈，所述连接结构设置于所述滑块结构，所述滑轮结构与所述滑块结构连接并与所述轨道配合，所述连接件用于连接相邻的两个所述滑块的所述连接结构。

7.根据权利要求1所述的线圈调节装置，其特征在于，所述线圈调节装置还包括安装件，所述安装件包括连接部和安装部，所述连接部与所述滑块组件连接，所述线圈绕设于所述安装部。

8.根据权利要求1所述的线圈调节装置，其特征在于，所述线圈调节装置还包括控制电路，所述线圈与所述控制电路电连接，所述控制电路用于切换所述线圈的电流方向。

9.一种回旋加速器，其特征在于，包括：

线圈；

壳体；及

权利要求1‑7任意一项所述的线圈调节装置，所述线圈、所述轨道、所述滑块组件及所述连杆设置于所述壳体内，所述驱动组件设置于所述壳体外。

10.根据权利要求9所述的回旋加速器，其特征在于，所述回旋加速器包括至少一个线圈组，每个所述线圈组包括4个所述线圈，所述回旋加速器还包括多个控制电路，每个线圈组与一个所述控制电路电连接，所述控制电路包括与所述线圈电连接的继电器，所述继电器用于切换导通状态和截止状态以调节所述线圈组产生的磁场的场强方向。

说明书

线圈调节装置及回旋加速器

技术领域

[0001] 本发明涉及加速器技术领域，更具体而言，涉及一种线圈调节装置及回旋加速器。

背景技术

[0002] 目前，常见的回旋加速器内部的磁场调节线圈往往设置于固定位置，在束测调试过程中，如果需要调整线圈位置，则需要打开加速器进行拆装，拆装会使加速器内部的真空环境暴露在大气环境下，在拆装后还需重新恢复加速器内的真空环境，操作较为不便。

发明内容

[0003] 本发明实施方式提供线圈调节装置及回旋加速器。

[0004] 本发明实施方式提供的线圈调节装置包括轨道、滑块组件、连杆、驱动组件及波纹管。所述滑块组件与所述轨道可滑动地连接，用于安装所述线圈。所述连杆与所述滑块组件连接。所述驱动组件与所述连杆连接，用于驱动所述连杆带动所述滑块组件沿所述轨道移动。所述波纹管包括相背的真空侧和大气侧，所述轨道、所述滑块组件及所述连杆位于所述真空侧，所述驱动组件位于所述大气侧，所述连杆穿设所述波纹管与所述驱动组件连接。

[0005] 在某些实施方式中，所述轨道包括支撑件及承载件，所述承载件用于承载所述滑块组件，所述支撑件与所述承载件连接并用于支撑所述承载件。

[0006] 在某些实施方式中，所述承载件沿所述回旋加速器的粒子束流方向弯曲。

[0007] 在某些实施方式中，所述承载件包括本体及设置于所述本体的滑轨，所述滑块组件包括滑块结构及滑轮结构，所述滑块结构用于安装所述线圈，所述滑轮结构与所述滑块结构连接并与所述滑轨滑动配合。

[0008] 在某些实施方式中，所述滑块组件包括多个滑块及连接件，至少一个所述滑块与所述连杆连接，所述连接件用于连接相邻的两个所述滑块。

[0009] 在某些实施方式中，所述滑块包括滑块结构、连接结构及滑轮结构，所述滑块结构用于安装所述线圈，所述连接结构设置于所述滑块结构，所述滑轮结构与所述滑块结构连接并与所述轨道配合，所述连接件用于连接相邻的两个所述滑块的所述连接结构。

[0010] 在某些实施方式中，所述线圈调节装置还包括安装件，所述安装件包括连接部和安装部，所述连接部与所述滑块组件连接，所述线圈绕设于所述安装部。

[0011] 在某些实施方式中，所述线圈调节装置还包括控制电路，所述线圈与所述控制电路电连接，所述控制电路用于切换所述线圈的电流方向。

[0012] 本发明实施方式提供的回旋加速器包括线圈、壳体及线圈调节装置。所述线圈调节装置包括轨道、滑块组件、连杆、驱动组件及波纹管。所述滑块组件与所述轨道可滑动地连接，用于安装所述线圈。所述连杆与所述滑块组件连接。所述驱动组件与所述连杆连接，用于驱动所述连杆带动所述滑块组件沿所述轨道移动。所述波纹管包括相背的真空侧和大气侧，所述轨道、所述滑块组件及所述连杆位于所述真空侧，所述驱动组件位于所述大气侧，所述连杆穿设所述波纹管与所述驱动组件连接。所述线圈、所述轨道、所述滑块组件及所述连杆设置于所述壳体内，所述驱动组件设置于所述壳体外。

[0013] 在某些实施方式中，所述回旋加速器包括至少一个线圈组，每个所述线圈组包括4个所述线圈，所述回旋加速器还包括多个控制电路，每个线圈组与一个所述控制电路电连接，所述控制电路包括与所述线圈电连接的继电器，所述继电器用于切换导通状态和截止状态以调节所述线圈组产生的磁场的场强方向。

[0014] 本发明实施方式的回旋加速器和线圈调节装置中，线圈安装于可沿轨道移动的滑块组件，可通过驱动组件驱动连杆动滑块组件沿轨道移动，以改变安装于滑块组件的线圈的位置。如此，在需要调整线圈的位置的情况下，无需打开回旋加速器重新拆装线圈，只需控制驱动组件驱动连杆将滑动组件沿轨道移动至相应的位置即可，操作便利。

[0015] 本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

[0016] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0017] 图1是本发明某些实施方式的线圈调节装置的立体结构示意图；

[0018] 图2是本发明某些实施方式的回旋加速器的结构示意图；

[0019] 图3是图1的I区域的放大示意图；

[0020] 图4是粒子束流的轨迹示意图；

[0021] 图5是本发明某些实施方式的安装件的立体结构示意图；

[0022] 图6是本发明某些实施方式的线圈的磁场方向示意图；

[0023] 图7是本发明某些实施方式的调节电路示意图；

[0024] 图8是本发明某些实施方式的线圈的磁场方向示意图。

具体实施方式

[0025] 下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、 “顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

[0028] 请参阅图1及图2，本发明实施方式提供一种回旋加速器1000及一种线圈调节装置100。回旋加速器1000包括线圈200，线圈调节装置100用于调节回旋加速器1000中的线圈
200位置。线圈调节装置100包括轨道10、滑块组件20、连杆30、驱动组件40及波纹管50。其中，滑块组件20与轨道10可滑动地连接，用于安装线圈200。连杆30与滑块组件20连接。驱动组件40与连杆30连接，驱动组件40用于驱动连杆30动滑块组件20沿轨道10移动。波纹管50包括相背的真空侧和大气侧，轨道10、滑块组件20及连杆30位于真空侧，驱动组件40位于大气侧，连杆30穿设波纹管50与驱动组件40连接。

[0029] 回旋加速器1000内施加的固定电压能够产生固定场强的固定磁场，用于加速粒子束流。在线圈200通入预设强度的电流的情况下，线圈200产生磁场，在固定磁场存在误差的情况下，线圈200产生的磁场能够对固定磁场进行补偿，以使作用于粒子束流的总磁场满足应用需求。在调试回旋加速器1000的粒子束流的应用场景中，可能会需要多次调整线圈200的位置以改变线圈200产生的补偿磁场的作用于粒子束流的位置，得到各种属性的加速后的粒子束流，直到能够得到满足应用需求的粒子束流。

[0030] 传统的回旋加速器的线圈往往是安装于回旋加速器的固定位置，每次调整线圈的位置需要重新拆装回旋加速器和线圈，调整过程十分繁琐。本发明实施方式的回旋加速器1000和线圈调节装置100中，线圈200安装于可沿轨道10移动的滑块组件20，可通过驱动组件40驱动连杆30动滑块组件20沿轨道10移动，以改变安装于滑块组件20的线圈200的位置。
如此，在需要调整线圈200的位置的情况下，无需打开回旋加速器1000重新拆装线圈200，只需控制驱动组件40驱动连杆30将滑动组件沿轨道10移动至相应的位置即可，操作便利。

[0031] 下面结合附图对回旋加速器1000及线圈调节装置100做进一步地说明。

[0032] 请参阅图1及图2，在某些实施方式中，回旋加速器1000包括壳体300，线圈200、轨道10、滑块组件20及连杆30设置于壳体300内，驱动组件40设置于壳体300外。在一个实施例中，波纹管50设有接头51，接头51与壳体300连接，用于密封波纹管50与壳体300的连接处。接头51与壳体300连接的一侧为真空侧，与真空侧相背的另一侧为大气侧。在调整线圈200位置时无需拆装回旋加速器1000的密封结构，只需在大气侧控制驱动组件40驱动连杆30移动即可。

[0033] 请参阅图1及图2，在某些实施方式中，驱动组件40包括电机，电机的输出轴与连杆30连接。在一个实施例中，电机为步进电机，步进电机的步长改变量与连杆30移动的距离的改变量之间的对应关系容易测得，从而能够精确地控制步进电机移动预设的步长使连杆30带动滑块组件20以轨道10移动预设的距离，以准确地调节线圈200的位置。

[0034] 请参阅图3，在某些实施方式中，轨道10包括支撑件11及承载件12，承载件12用于承载滑块组件20，支撑件11与承载件12连接并用于支撑承载件12。在一个实施例中，支撑件11沿竖直方向的高度可调，以能够改变承载件12和滑块组件20沿竖直方向的高度而调节线圈200沿竖直方向的高度。

[0035] 请结合图4，图4为回旋加速器1000内粒子束流的移动轨迹的俯视示意图。在某些实施方式中，承载件12沿回旋加速器1000的粒子束流方向弯曲。如图4所示，粒子束流的移动轨迹呈多个不同半径（例如半径r1）的半圆。请结合图3，承载件12弯曲的形状与粒子束流移动轨迹对应的半圆弧对应，以使滑块组件20带动线圈200移动至粒子束流轨迹的不同半径对应的位置，使线圈200在能够对应粒子束流半径的位置补偿场强。

[0036] 请参阅图3，在某些实施方式中，承载件12包括本体121及设置于本体121的滑轨122，滑块组件20包括滑块结构211及滑轮结构212，滑块结构211用于安装线圈200，滑轮结构212与滑块结构211连接并与滑轨122滑动配合。在一个实施例中，滑轮结构212与滑块结构211为一体结构；在又一个实施例中，滑轮结构212与滑块结构211通过焊接、胶接等方式固定连接；在又一个实施例中，滑轮结构212与滑块结构211通过螺钉、卡扣等方式可拆卸地连接，在此不作限制。

[0037] 在一个实施例中，滑轮结构212包括并排的两组轮体2121，每组轮体2121包括两个滑轮，每组轮体2121的两个滑轮分别于滑轨122的左右两侧与滑轨122滑动配合。如此，滑轮结构212通过两组轮体2121与滑轨122滑动配合，能够确保滑轮结构212稳定地沿滑轨122移动。

[0038] 请参阅图3，在某些实施方式中，滑块组件20包括多个滑块21及连接件22，至少一个滑块21与连杆30连接，连接件22用于连接相邻的两个滑块21。如此，多个滑块21通过连接件22首尾相连，连杆30能够同时带动每个滑块21沿轨道10移动。

[0039] 在一个实施例中，每个滑块21包括滑块结构211、连接结构213及滑轮结构212。连接件22用于连接相邻的两个滑块21的连接结构213。在一个实施例中，连接结构213自滑块结构211的前后两侧延伸，滑轮结构212的每个轮体2121的两个滑轮分别位于滑块结构211的左右两侧。距离连杆30最近的滑块21的连接结构213与连杆30连接。

[0040] 滑块组件20的多个滑块21中，至少一个滑块21安装有线圈200。例如，仅1个滑块21安装有线圈200；或者有2个、3个、4个或更多个滑块21安装有线圈200，在此不作限制。

[0041] 请参阅图3及图5，在某些实施方式中，线圈调节装置100还包括安装件60，安装件60包括连接部62和安装部61，连接部62与滑块组件20连接，线圈200安装于安装部61。在某些实施方式中，安装部61设有多个开孔，不同的开孔对应线圈200的不同初始安装角度。在某些实施方式中，线圈调节装置100包括至少一个安装件60，滑块组件20的多个滑块21中，至少一个滑块21与安装件60连接。例如，仅1个滑块21与安装件60连接；或者有2个、3个、4个或更多个滑块21与安装件60连接，在此不作限制。

[0042] 请参阅图6，在某些实施方式中，回旋加速器1000包括至少一个线圈组，每个线圈组包括4个线圈200。请结合图2，线圈调节装置100还包括控制电路80，每个线圈组与一个控制电路80电连接。控制电路80用于为线圈组供电，以使通电的线圈200产生磁场。

[0043] 在某些实施方式中，粒子束流轨迹半径沿第一方向（Y1方向，下同）的一侧和沿第二方向（Y2方向，下同）的另一侧分别设有两个线圈200。不同两侧的线圈200关于该半径对称。在某些实施方式中，每个线圈200的电流相等，使得每个线圈200产生的磁场的场强相对，便于计算矢量叠加的场强。

[0044] 例如，在图6示意的实施例中，粒子束流轨迹半径r1沿第一方向的一侧设有线圈200（Q1）、线圈200（Q2），沿第二方向的一侧设有线圈200（Q3）、线圈200（Q4）。其中，线圈200（Q1）和线圈200（Q3）的磁场方向沿第一方向，线圈200（Q2）和线圈200（Q4）的磁场方向沿第二方向，第一方向和第二方向相反。

[0045] 请结合图7，在某些实施方式中，控制电路80包括电源81及多个继电器82。电源81用于为线圈200供电。继电器82分别与电源81和线圈200电连接，多个继电器82能够切换导通和截止状态改变线圈200的电流方向，以改变线圈200产生的磁场的场强方向，从而改变线圈组的总场强方向。

[0046] 例如，在图6示意的实施例中，通过调节多个继电器82的导通和截止状态使线圈200（Q2）和线圈200（Q4）的电流方向反向，则调节后线圈200（Q2）和线圈200（Q4）的磁场方向沿第一方向，如图8所示。

[0047] 综上，本发明的回旋加速器1000及线圈调节装置100中，线圈200安装于可沿轨道10移动的滑块组件20，可通过驱动组件40驱动连杆30动滑块组件20沿轨道10移动，以改变安装于滑块组件20的线圈200的位置，使线圈200对粒子束流作用的场强大小改变。通过切换控制电路80中继电器82的导通和截止状态，能够改变线圈200的电流方向，以调节线圈
200对粒子束流作用的磁场方向。如此，能够在无需拆装回旋加速器1000的情况下调节线圈
200产生的磁场的方向和大小，便于进行粒子束流的调试。

[0048] 在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个例子中”、“示例地”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0049] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。