改進的粒子加速器和用於粒子加速器的磁芯裝置的製作方法

2023-10-30 04:54:57

專利名稱：改進的粒子加速器和用於粒子加速器的磁芯裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及粒子加速器技術，並且更具體地說，涉及一種粒子加速器、和一種用於這樣一種加速器的磁芯裝置。
背景技術：
工業和醫學粒子加速器，如電子束加速器，每年享有接近數百萬美元的全球市場。 它們用在如下範圍的用途中從例如醫療器械和食品容器的產品消毒到材料改性，如輪胎硫化、印刷油墨熟化、塑料交聯及造紙，到在例如汽車製造中的厚截面板的電子束焊接，及到包括輻射療法的醫學用途。其它用途包括無化學城市水消毒和鍋爐煙道氣處理，以從排出氣體中除去硫和氮的氧化物，並且在該過程中產生化肥。直線粒子加速器具體地也可以用作注入器，在專門實驗粒子物理實驗室處注入到高能同步加速器中。一般有三種主要類型的粒子加速器 靜電加速器，其中，粒子由在兩個不同固定電位之間的電場加速。例子包括Van der Graff、Pelletron 及 Tandem 力口速器。 基於射頻(RF)的(Radio-frequency based)加速器，其中，無線電波的電場分量加速在部分封閉傳導空腔中的粒子，該部分封閉傳導空腔起RF諧振器的作用。 基於感應的anduction-based)加速器，其中，繞磁芯施加脈衝電壓，由此誘導用來加速粒子束的電場。諸如經典Van der Graff加速器之類的靜電加速器已經使用多年，並且仍然用在例如實驗粒子和/或離子束設備中。目前基於RF的加速器技術通常使用各種高電壓發生器，這些高電壓發生器包圍在加壓氣體罐中。兩種支配設計基於高頻高壓加速器(Dynamitron) (Radiation Dynamics Inc, RDI)和絕緣芯變壓器(Insulated-Core Transformer)或 ICT(日本的 Fujitsu)。高頻高壓加速器由來自真空管發生器的超聲波射頻振蕩供給動力。ICT由來自常規電源線的交流供給動力。另一種大功率機器，Miodotron，在市場上也是可買到的。然而，這些機器的全部都具有使用高電壓發生器、危險和笨重的高壓罐、和潛在的有毒和昂貴氣體的一個或多個缺點。在二十世紀六十年代早期，由美國政府的Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)的Nicholas Christofilos設計了所謂的直線磁感應(LMI)加速器 (Linear Magnetic Induction (LMI) Accelerator)。在那時，實驗室命名為"Lawrence Radiation Laboratory」或LRL。這種加速器設計基於大量環形(圈餅形)磁芯的使用，每個磁芯由處於幾十千伏(kV)的高電壓脈衝發生器驅動(使用火花隙開關和脈衝形成網絡或PFN)，以產生幾百kV至幾兆伏特(MV)的加速電位，而加速放電粒子的大電流束。這種類型的加速器的關鍵特徵是，它像全部直線加速器(LINAC)那樣，具有處於地電位的外表面。驅動各個磁芯的電壓全部出現成沿中心軸線「串聯」相加，但不出現在別處。這意味著，加速器不向「外界」輻射電磁能量，並且容易安裝在實驗室中，因為它不需要與其周圍的隔離。800kv LMI加速器，ASTRON直線加速器，在二十世紀六十年代後期建造在 LLNL處[1]，並且用於在熔融實驗中的電子束加速。更大的LMI機器(FXR、Flash X-Ray) 建造在二十世紀七十年代，並且用來將電子束脈衝加速到χ射線轉換靶中。F)(R加速器用於爆炸的定格射線照相。這種所謂的直線磁感應(LMI)加速器的基本想法示意地表明在圖1中。圖1的LMI 加速器繞一組環形磁芯建造，這組環形磁芯布置成，它們的中心孔圍繞直線，即所謂的中心束軸線，沿該軸線，粒子束要被加速。每個磁芯具有高電壓驅動系統，該高電壓驅動系統包括高電壓脈衝形成網絡(PFN)和高電壓開關，如火花隙開關。為了簡單，只有一個驅動段表示在圖1中。高電壓開關典型地是等離子或電離氣體開關，如氫閘流管，它只能接通而不能斷開。代之以，要求PFN創建脈衝並且按矩形脈衝形式輸送電力，該矩形脈衝與脈衝寬度相比具有比較快的上升和下降-時間。PFN通常按行波方式放電，使電脈衝波從切換端部行進到 「開路」端部，從這個開路反射，並且向切換端部返回，隨著它行進從PFN網絡的能量存儲電容器抽取能量，及將能量「進給」到磁芯段中。當行波在兩個方向上都已經橫過PFN結構， 並且已經從網絡抽取全部存儲能量時，脈衝結束。在切換之前的PFN電壓是V，並且施加到脈衝變換器的初級側上的電壓是來或小一點。如果在PFN中的元件失效，則在元件更換之後，為了最佳脈衝形狀必須重新調諧PFN。這是費力和危險的工作，因為該工作必須在高電壓施加到PFN上的情況下進行。除此之外，如果需要不同的脈衝寬度，則必須更換並且/ 或者重新調諧整個PFN結構。高電壓PFN和開關就可靠性和安全性而論也具有缺點。幾家公司已經建造基於早期ASTRON設計的加速器。為驅動加速器使用的設計，基於與笨拙高電壓PFN網絡相組合的火花隙或閘流管開關，並因此相對於諸如高頻高壓加速器和ICT之類的基於RF的設計，沒有成本競爭力。也有基於固態調製器系統的現代設計，這些固態調製器系統將交流線功率轉換成直流功率脈衝，這些直流功率脈衝又變換成射頻(RF)脈衝，這些射頻脈衝將粒子「踢高」到要求能量級[2]。可用來驅動基於RF的系統的固態調製器的其它例子公開在[3-5]中。LLNL也已經呈現緊湊的介電壁加速器(DWA)和脈衝形成線，這些脈衝形成線在高梯度下操作，以向下沿絕緣壁進給加速脈衝，使充電粒子發生器集成在加速器上，以實現緊湊整體致動W]。基於DWA和/或Blumlein加速器技術的其它例子在[7_8]中描述。就成本有效性、可靠性、在線可得到性、尺寸、能量消耗、及安全性的問題的一個或多個而論，有對於粒子加速器設計的改進的一般需要。

發明內容
本發明克服現有技術裝置的這些和其它缺陷。一般目的是，提供一種改進的基於感應的粒子加速器。目的也是，提供一種用於粒子加速器的改進磁芯裝置。這些和其它目的如由附屬專利要求書限定的那樣滿足。在第一方面，基本想法是要建造一種基於感應的加速器，該加速器用來沿中心束軸線加速帶電粒子束。粒子加速器基本上包括電源裝置、多個固態切換驅動段、多個磁芯段、及開關控制模塊，該開關控制模塊用來控制驅動段的固態開關。固態切換驅動段連接到電源裝置上，用來從其接收電力，並且每個固態切換驅動段包括固態開關，該固態開關在接通和切斷方面是電子可控制的，用來在固態切換驅動段的輸出處選擇性地提供驅動脈衝。 磁芯段沿中心束軸線對稱地布置，並且磁芯段的每個磁芯通過電氣繞組耦接到相應固態切換驅動段上，該電氣繞組連接到固態切換驅動段的輸出上。開關控制模塊連接到固態切換驅動段上，用來提供控制固態開關的接通和斷開的控制信號，以選擇性地驅動磁芯段的磁芯，以便感應電場，該電場用來沿中心束軸線加速帶電粒子束。按這種方式，可得到低成本基於感應的加速器，該加速器具有高度可靠性、在線可得到性、及安全性(低電壓驅動)。可完全消除具有閘流管或火花隙開關的基於感應的加速器的傳統高電壓驅動系統。例如，為了得到IOOkV的加速結構，可使用100個磁芯，其中，每個磁芯由IkV固態切換驅動脈衝驅動。新概念加速器設計也意味著，不需要危險和笨重的高壓罐，並且沒有潛在的有毒或昂貴氣體。在第二方面，基本想法是要為粒子加速器提供一種磁芯裝置。磁芯裝置基本包括沿中心軸線布置的多個磁芯段。多個磁芯段的每一個包括至少兩個磁芯，磁芯的第一個，稱作外部磁芯，相對於磁芯的第二個從中心軸線徑向向外布置，該第二磁芯稱作內部磁芯。這種概念當然可擴展到每個加速段幾個磁芯。通過從中心徑向向外「嵌套」另外的磁芯，將加速E場(機器長度的伏特/米)升高到顯著地高於傳統單磁芯設計。這給出相對於機器長度交換(trade)機器直徑的自由度。這又允許緊湊得多的機器，因為機器長度與現有設計相比，可顯著地縮短。當閱讀本發明的實施例的如下描述時，將認識到由本發明提供的其它優點。


通過參考與附圖一起所作的如下描述，將最好地理解本發明、以及其另外的目的和優點，在附圖中圖1是示意圖，表明傳統直線磁感應(LMI)加速器的基本概念。圖2是示意圖，表明根據示範實施例的新穎基於感應的粒子加速器的基本概念。圖3是示意圖，表明根據示範實施例的粒子加速器實施的具體例子。圖4是示意圖，表明根據示範實施例的粒子加速器實施的另一個具體例子。圖5是示意圖，表明根據示範實施例的基於感應的粒子加速器的構造和操作原理。圖6是示意圖，表明根據示範實施例的用於粒子加速器的新穎磁芯裝置的基本概
ο圖7是示意圖，表明新穎的基於感應的粒子加速器，該粒子加速器裝有圖6的磁芯
直ο
具體實施例方式貫穿附圖，相同附圖標記將用於對應或類似元素。圖2是示意圖，表明根據示範實施例的新穎基於感應的粒子加速器的基本概念。為了簡單，粒子加速器這裡表明為直線加速器(LINAC)。LINAC是優選類型的加速器，但本發明不限於此。加速器100基本上包括電源裝置110、多個固態切換驅動段120、多個磁芯段130、 以及電子開關控制模塊140和粒子源150，該電源裝置110具有一個或多個電源單元112。電源裝置110可以具有連接裝置，該連接裝置用來將電源單元112連接到固態切換驅動段120的多於一個、可能全部上。例如，這意味著電源裝置110可以具有單個電源單元112，該單個電源單元112用來連接到固態切換驅動段120的每一個上。作為替代，有可能具有如下布置其中，每個驅動段120具有其自己的專用電源單元112。無論如何，固態切換驅動段120連接到電源裝置110上，用來從其接收電力。每個固態切換驅動段120優選地包括固態開關，該固態開關在接通和切斷方面是電子可控制的，用來在固態切換驅動段120的輸出處選擇性地提供驅動脈衝。磁芯段130 (每個具有至少一個環形磁芯)沿中心束軸線對稱地布置，並且每個磁芯通過電氣繞組耦接到固態切換驅動段120的相應一個上，該電氣繞組連接到固態切換驅動段的輸出上。開關控制模塊140連接到固態切換驅動段120上，用來提供控制驅動段120的固態開關的接通和斷開的控制信號(通/斷)，以選擇性地驅動磁芯段130，以便感應電場，該電場用來沿磁芯段130的整體加速結構的中心束軸線加速帶電粒子束，該帶電粒子束源於粒子源150。按這種方式，可得到低成本基於感應的加速器，該加速器具有高度可靠性、在線可得到性、及安全性(低電壓驅動)。可完全消除具有閘流管或火花隙開關的基於感應的加速器的傳統高電壓驅動系統。例如，為了得到IOOkV的加速結構，可使用示範數量的100個磁芯，其中，每個磁芯由IkV固態切換驅動脈衝驅動。新概念加速器設計也意味著，不需要危險和笨重的高壓罐， 並且沒有潛在的有毒或昂貴氣體。類似地，為了實現IMV加速器，可使用總共1000個磁芯， 每個磁芯在IkV下驅動，或者使用在500伏特下驅動的2000個磁芯。本發明對於電壓高於IOkV的加速結構特別優選，並且超過100kV、或對於兆電壓加速器，甚至更優選。至今建造的Astron加速器[1]和全部其它「直線感應」加速器使用本設計的一部分，因為它們通過用多個脈衝磁芯圍繞束軸線而加速束。然而，這正是相似性結束之處。全部其它直線-感應加速器使用具有閘流管或火花隙開關的高電壓驅動系統。這裡呈現的新穎加速器設計，使可靠性、安全性及低成本的新世界成為可能；在製造和擁有(需要最少的維護)兩方面都是這樣。圖3是示意圖，表明根據示範實施例的粒子加速器實施的具體例子。在這個特定例子中，每個驅動段120基於能量存儲電容器122、和處於絕緣柵雙極電晶體(IGBT)形式的固態開關124。在這個例子中，同一直流電源單元112連接到驅動段120的每一個上，用來選擇性地將能量存儲電容器122充電。通過來自開關控制模塊140的適當通-斷控制，每個IGBT開關IM可操作以接通而通過從電容器122轉移電容器能量而啟動輸出驅動脈衝， 並且可操作以斷開而終止輸出驅動脈衝。例如，通過將適當信號，如電壓控制脈衝，供給到柵極(g)電極而接通開關，並且當電壓控制脈衝結束時，切斷開關。適當固態開關的其它例子包括MosFet或IGTC(絕緣柵受控晶閘管)，它們在接通
6和斷開方面都是可控制的。圖4是示意圖，表明根據示範實施例的粒子加速器實施的另一個具體例子。在這個例子中，每個驅動段120也基於能量存儲電容器122、和處於絕緣柵雙極電晶體(IGBT)形式的固態開關124。作為選擇性但有益的補充，每個驅動段120優選地也包括電壓下降補償 (VDC)單元126、和選擇性二極體128，該選擇性二極體1 用來防止電壓尖脈衝，叫做去尖脈衝或限幅二極體。電壓下降補償(VDC)單元1 配置成，在能量存儲電容器122的放電期間補償電壓下降、或降低，因而控制輸出脈衝的形狀，從而產生希望平度的脈衝。優選地，VDC單元 126按被動電壓下降補償電路(通過該電路，轉移電容器能量)的形式提供，例如並聯電阻器電感器(RL)網絡電路。圖5是示意圖，表明根據示範實施例的基於感應的粒子加速器的構造和操作原理。為了較好地理解，現在參照圖5的簡化示意圖，將解釋直線基於感應的加速器的一些操作原理，圖5表明在包括束軸線的平面中示範機器的橫截面。為了討論在圖5中表示的多芯加速器結構的特性，需要某些「遊戲規則」。首先，需要「右手規則」。這種(經驗)規則指出，如果你用你的右手握住導體，用你的大拇指指向正電流流動的方向，那麼你的四指將繞導體捲曲在磁通線的方向上，這些磁通線環繞導體。將該規則應用於圖5，在環形磁芯中感應的磁通將如表示那樣循環。「點」用來指示指向讀者的磁通向量(它代表箭頭的頭部)，並且X用來代表背向讀者的磁通向量(這代表在箭頭的後端部處的「羽毛」)。將這個規則應用於沿結構的軸線向右流動的粒子束，我們發現，由這個束產生的磁通在與由初級電流感應的通量相反的方向上循環，這是正確的。如果我們將這看作假想的「變壓器」，並且將束看作跨次級繞組「短路」，那麼在這個次級中的電流將在抵消由初級感應的通量的方向上流動，使在磁芯中不感應淨通量，並因而將「短路」呈現給初級電源。在磁芯中沒有通量變化意味著，在初級繞組上沒有電壓，並且這按定義是短路。帶正電的粒子 (質子)束因此由結構向右加速，並且帶負電的粒子(電子)束向左加速。我們現在應用電磁場理論的另一個「規則」，即在圍繞磁通的導體中感應的電壓與該磁通的變化速率相等(Faraday定律)。考慮圍繞全部五個磁芯的通量的路徑。在遵循這條路徑的假想「導線」中感應的電壓，與在全部五個磁芯一起中的通量的變化速率相等。但每個磁芯由初級電壓V驅動，所以每個磁芯具有與V相等的通量變化速率。因此，沿繞全部磁芯的路徑感應的電壓將是5V。對於直線感應加速器的常規操作的更詳細理解，參考基本ASTRON加速器[1]。圖6是示意圖，表明根據示範實施例的用於粒子加速器的新穎磁芯裝置的例子。 磁芯裝置160基本上包括多個磁芯段130，這些磁芯段130沿中心軸線布置。數量N彡1的磁芯段130的每一個包括至少兩個磁芯，磁芯的第一個，稱作外部磁芯，相對於磁芯的第二個從中心軸線徑向向外布置，該第二磁芯稱作內部磁芯。這種概念當然可擴展到每個加速段幾個磁芯，如在圖6中表明的那樣。通過從中心徑向向外「嵌套」一個或多個另外的磁芯(與單磁芯段相比)，將加速 E場(機器長度的伏特/米)升高到顯著地高於傳統單磁芯設計。這給出相對於機器長度交換機器直徑的自由度。這又允許緊湊得多的機器，因為機器長度與現有設計相比，可顯著地縮短。在IOOkV的加速結構的例子中，可使用示範數量100個磁芯，其中，每個磁芯由IkV 固態切換驅動脈衝驅動。然而，通過徑向嵌套磁芯，從而每個磁芯段包括比如說5個磁芯每段，則只需要20個磁芯段，實現非常緊湊的設計。新穎磁芯裝置可以與圖2-5的以前公開實施例的任一個相組合，但可以作為替代，與在任何適當類型的粒子加速器中的任何適當電氣驅動裝置一起使用，該適當類型的粒子加速器包括直線粒子加速器，這些加速器對於操作具有或沒有基於感應的加速原理。 然而，在下面，參照直線基於感應的粒子加速器的特定例子，將描述新穎磁芯裝置。圖7是示意圖，表明新穎的基於感應的粒子加速器，該粒子加速器裝有圖6的磁芯裝置。加速器100基本上包括電源裝置110、多個固態切換驅動段120、多個磁芯段130、以及電子開關控制模塊140和粒子源150，該電源裝置110具有一個或多個電源單元112。磁芯段130組合在新穎磁芯裝置160中。固態切換驅動段120連接到電源裝置110上，用來從其接收電力。每個固態切換驅動段120優選地包括固態開關，該固態開關在接通和切斷方面是電子可控制的，用來在固態切換驅動段120的輸出處選擇性地提供驅動脈衝。磁芯段130沿中心束軸線對稱地布置。數量N彡1的磁芯段130的每一個包括至少兩個磁芯，磁芯的第一個，稱作外部磁芯，相對於磁芯的第二個從中心軸線徑向向外布置，該第二磁芯稱作內部磁芯。這種概念當然可擴展到每個加速段幾個磁芯。每個磁芯通過電氣繞組優選地耦接到固態切換驅動段120的相應一個上，該電氣繞組連接到固態切換驅動段的輸出上。開關控制模塊140連接到固態切換驅動段120上，用來提供控制驅動段120的固態開關的接通和斷開的控制信號(通/斷)，以選擇性地驅動磁芯段130的磁芯，以便感應電場，該電場用來沿整體加速結構的中心束軸線加速帶電粒子束，該帶電粒子束源於粒子源(在圖7中未表示)。按這種方式，可得到非常緊湊的低成本基於感應的加速器，該加速器具有高度可靠性、在線可得到性、及安全性(低電壓驅動)。與傳統機器相比，一些示範優點將概括在下面 傳統機器使用高電壓(IOkV至IOOkV)脈衝源以驅動磁芯，由此將它們限於火花隙或閘流管開關、或飽和芯磁性開關。 傳統機器使用每磁芯一個電源，這是一種不必要限制，如以上已經指出的那樣。 實際上，如果希望，則單個電源可驅動在結構中的全部磁芯，這是由現有機器的設計者沒有認識到的一種顯著簡化和成本節省特徵。 因為傳統機器使用高電壓驅動系統，所以它們要求用於磁芯驅動脈衝的油或高壓力氣體絕緣；這是一種可避免的不必要複雜化。 傳統機器全部在每個加速段處使用單個磁芯。這也不是必要的，並且在示範實施例中，我們通過從中心徑向向外嵌套另外的磁芯，已經將概念擴展到每個加速段幾個磁芯，由此將加速E場(機器長度的伏特/米)升高到高於單磁芯設計。這給出相對於機器長度交換機器直徑的自由度。這又導致更緊湊的機器，因為機器長度與現有技術相比，可顯著地縮短。例如，Astron (在1969年的樣式)是4. 2MeV機器，並且是近似100英尺(30. 5 米)長。通過從中心徑向向外「嵌套」一個或多個另外的磁芯，一定可行的是，在約5米的長度中產生4. 2MV的加速電壓。 新加速器可以使用環形無間隙金屬玻璃(Metglas)帶纏繞磁芯，這些磁芯按低成本是可得到的，並且可製造到任何希望尺寸。不需要複雜的磁芯夾持或安裝結構(不像在脈衝變壓器中使用的分段C磁芯)。 磁芯冷卻可以通過強制空氣實現；磁芯的小橫截面面積產生表面面積與體積的高比值，需要高效空氣冷卻。不需要液體或熱交換器。 整個加速結構可以是「被動的」(在加速結構中不需要二極體或其它半導體元件，不像高頻高壓加速器或ICT)。這意味著，在加速器中沒有經受「磨損」或電弧損害或輻射損害的部分。唯一限制壽命部分是電子源(熱絲)和束出口(金屬箔)窗。這兩個部分優選地安裝在加速器外部的延伸管中，所以為了維修這些部分，不需要加速器的分解。 加速器優選地由固態驅動模塊驅動，所以同樣不使用限制壽命的元件。這些模塊可位於遠離加速器本身的任何方便點處，所以沒有對於半導體輻射損害的擔心。絕緣柵雙極電晶體(IGBT)驅動模塊是多種可能驅動模塊的一種。以上描述的實施例僅僅作為例子給出，並且應該理解，本發明不限於此。保持這裡公開和要求保護的基本支持原理的另外修改、變更及改進在本發明的範圍內。參考文獻[l]Beal、Christofilos 及 Hester 的 ASTRON Linear Accelerator, 1969 年。[2]Solid-State Technology Meets Collider Challenge, S&TR，2004 年 9 月， 22-24 頁。[3]美國專利 5，905, 646[4]美國專利 6，741，484[5]US 2003/0128554A1[6]WO 2008/051358A1[7]WO 2007/120211A2[8]WO 2008/033149A權利要求
1.一種基於感應的粒子加速器(100)，用來沿中心束軸線加速帶電粒子束，所述粒子加速器(100)包括-電源裝置(110)；-多個固態切換驅動段(120)，連接到所述電源裝置(110)，用來從所述電源裝置接收電力，其中，每個固態切換驅動段(120)包括固態開關，所述固態開關在接通和切斷方面是電子可控制的，用來在固態切換驅動段的輸出處選擇性地提供驅動脈衝；-多個磁芯段(130)，沿所述中心束軸線對稱地布置，其中，磁芯段(130)的每個磁芯通過電氣繞組耦接到所述固態切換驅動段(120)的相應一個，所述電氣繞組連接到固態切換驅動段的所述輸出；-開關控制模塊(140)，連接到所述多個固態切換驅動段(120)，用來提供控制所述固態開關的接通和斷開的控制信號，以選擇性地驅動磁芯段(130)，以感應電場，所述電場用來沿所述中心束軸線加速所述帶電粒子束。
2.根據權利要求1所述的基於感應的粒子加速器，其中，每個磁芯段(130)包括至少一個環形磁芯。
3.根據權利要求1所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述磁芯段(130)的至少一個包括至少兩個磁芯，所述至少兩個磁芯的第一個，稱作外部磁芯，相對於所述至少兩個磁芯的第二個從中心軸線徑向向外布置，所述至少兩個磁芯的第二個稱作內部磁芯。
4.根據權利要求3所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述磁芯段(130)的每一個包括至少兩個磁芯，所述至少兩個磁芯的第一個，稱作外部磁芯，相對於所述至少兩個磁芯的第二個從中心軸線徑向向外布置，所述至少兩個磁芯的第二個稱作內部磁芯。
5.根據權利要求2所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述至少一個環形磁芯是無間隙金屬玻璃帶纏繞磁芯。
6.根據權利要求1所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述電源裝置(110)包括連接裝置，所述連接裝置實現電源單元(112)到多於一個的所述固態切換驅動段(120)的連接。
7.根據權利要求1所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述固態開關的至少一個是絕緣柵雙極電晶體(IGBT)開關。
8.根據權利要求1所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述固態切換驅動段(120)是固態切換脈衝發生器段。
9.根據權利要求1所述的基於感應的粒子加速器，其中，所述粒子加速器(100)是直線粒子加速器。
10.一種用於粒子加速器的磁芯裝置(160)，所述磁芯裝置(160)包括多個磁芯段 (130)，所述多個磁芯段(130)沿中心軸線布置，其中，多個所述磁芯段(130)的每一個包括至少兩個磁芯，所述至少兩個磁芯的第一個，稱作外部磁芯，相對於所述至少兩個磁芯的第二個從中心軸線徑向向外布置，所述至少兩個磁芯的第二個稱作內部磁芯。
11.一種粒子加速器(100)，包括權利要求10所述的磁芯。
12.根據權利要求11所述的粒子加速器，其中，所述粒子加速器(100)是直線粒子加速
13.根據權利要求11或12所述的粒子加速器，其中，所述粒子加速器(100)是基於感應的粒子加速器。
全文摘要
一種粒子加速器(100)，包括電源裝置(110)、多個固態切換驅動段(120)、多個磁芯段(130)及開關控制模塊(140)。驅動段(120)連接到電源裝置(110)上，用來從其接收電力，並且每個驅動段包括固態開關，該固態開關在接通和切斷方面是電子可控制的，用來在驅動段的輸出處選擇性地提供驅動脈衝。磁芯段(130)沿中心束軸線對稱地布置，並且段的每個磁芯通過電氣繞組耦接到相應驅動段(120)上，該電氣繞組連接到驅動段的輸出上。開關控制模塊(140)連接到驅動段(120)上，用來提供控制固態開關的接通和斷開的控制信號，以選擇性地驅動磁芯，以感應電場，該電場用來沿束軸線加速帶電粒子束。
文檔編號H05H9/02GK102461345SQ201080027994
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月4日 優先權日2009年6月24日
發明者M·H·卡爾坦博恩, W·F·J·克雷沃森 申請人:斯堪的諾維亞系統公司