本發(fā)明涉及一種用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置及方法，屬于回旋加速器束流注入、引出。

背景技術：

1、回旋加速器是一種用來加速帶電粒子，使之獲得高能束流的一種裝置，可以加速質(zhì)子和重離子束流，由于回旋加速器運行穩(wěn)定，能輸出連續(xù)束流，束流強度可快速調(diào)節(jié)，在核技術應用領域應用日益廣泛。使得它在腫瘤治療方面相比傳統(tǒng)的光子、x射線等放療具有一系列明顯的優(yōu)勢，比如重離子束治療精度高（毫米量級）、劑量相對集中，照射治療時間短，療效高、對腫瘤周圍健康組織損傷小、可以做到實時監(jiān)測，便于控制輻照位置和劑量，除此之外，重離子還可以進行農(nóng)作物育種的誘變、以及提供航天器電子器件單粒子效應地面模擬。

2、束流在回旋加速器中的運動可以分為三個階段：注入、加速和引出，其中注入和引出階段對束流的品質(zhì)和效率至關重要，磁通道是束流在回旋加速器中注入和引出的關鍵元件，通常，需要根據(jù)不同種類、不同參數(shù)的束流對其位置和角度進行調(diào)節(jié)，以提高束流注入、引出品質(zhì)和效率。

3、注入、引出磁通道通常安裝在回旋加速器的真空室內(nèi)，屬于真空插入部件，如果破壞真空進行磁通道的位置和角度調(diào)節(jié)，頻繁破壞真空將降低真空密封可靠性，減少供束時間，效率低下。因此，發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡單、可在線遠程調(diào)節(jié)磁通道的裝置，對提高回旋加速器注入、引出束流品質(zhì)和效率，提高供束時間具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置及方法，其利用三維調(diào)控機構(gòu)作為驅(qū)動組件，從兩個自由度上遠程在線主動調(diào)節(jié)回旋加速器注入、引出磁通道的位置和角度，和不同束流相匹配，從而實現(xiàn)束流的高效率注入與引出。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：

3、一種用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括：

4、注引元件，設置于回旋加速器的真空腔內(nèi)；

5、連接組件，位于回旋加速器的真空腔外，所述連接組件與回旋加速器的真空腔外壁連接且位于回旋加速器的徑向方向，所述連接組件的第一端與所述注引元件連接；

6、驅(qū)動組件，位于回旋加速器的真空腔外，所述驅(qū)動組件與所述連接組件的第二端連接，所述驅(qū)動組件包括第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件；

7、控制單元，用于獲取所述注引元件的位置信息，并分析位置誤差，進而控制所述第一驅(qū)動組件和所述第二驅(qū)動組件對所述注引元件的位置進行多角度調(diào)節(jié)。

8、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述連接組件包括依次串聯(lián)連接的連接板、傳動法蘭、連接法蘭、鎖緊軸套和定位法蘭，所述連接板的第一端與所述驅(qū)動組件的輸出端相連，所述鎖緊軸套的外壁套設有球面塊、所述鎖緊軸套的內(nèi)壁與所述注引元件相連接。

9、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述連接法蘭與所述鎖緊軸套之間裝配有連接壓板，所述連接法蘭與所述連接壓板之間裝配有哈弗塊，所述球面塊通過球面座、固定軸套與球座法蘭連接，所述連接組件通過所述球座法蘭與回旋加速器的真空腔外壁連接；

10、所述球面座與所述固定軸套之間裝有調(diào)整軸套，通過擠壓所述球面座使得所述鎖緊軸套的內(nèi)壁面與所述注引元件產(chǎn)生過盈配合，從而控制所述注引元件的軸向轉(zhuǎn)動自由度。

11、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動組件通過所述連接組件與所述注引元件連接，所述第一驅(qū)動組件內(nèi)的第一移動部沿回旋加速器的徑向方向前后移動，所述第二驅(qū)動組件垂直設置在所述第一驅(qū)動組件上，亦通過所述連接組件與所述注引元件連接，所述第二驅(qū)動組件的第二移動部沿回旋加速器的徑向方向左右擺動。

12、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動組件通過第一驅(qū)動組件傳動法蘭連接在動彎板上，所述動彎板通過導軌滑動設置于垂直導軌座上，所述第一驅(qū)動組件包括所述第一移動部和用于驅(qū)動所述第一移動部的第一驅(qū)動機構(gòu)；

13、所述第二驅(qū)動組件亦設置于所述垂直導軌座上，包括所述第二移動部和用于驅(qū)動所述第二移動部的第二驅(qū)動機構(gòu)。

14、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動機構(gòu)包括蝸輪減速器、第一滾珠絲杠和第一螺母，所述蝸輪減速器可拆卸設置在所述垂直導軌座上，所述第一滾珠絲杠的一端與所述蝸輪減速器的驅(qū)動端連接，另一端通過聯(lián)軸節(jié)與所述動彎板連接，所述第一螺母轉(zhuǎn)動設置在所述第一滾珠絲杠上，且與連接耳板連接，所述連接耳板與連接板連接；

15、第二驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動電機、第二滾珠絲杠和第二螺母，所述驅(qū)動電機可拆卸設置在連接支撐板上，所述第二滾珠絲杠的一端與所述驅(qū)動電機的輸出端連接，另一端通過軸承支撐座設置在固定支撐板上，所述第二螺母轉(zhuǎn)動設置在所述第二滾珠絲杠上，且所述第二螺母通過螺母座與所述動彎板連接。

16、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述第一移動部包括連接槽板、所述連接耳板和螺母連接套，所述連接槽板和所述螺母連接套均套設在所述第一滾珠絲杠上；

17、所述第二移動部包括所述螺母座與所述動彎板。

18、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動機構(gòu)設置有用于限制擺動的行程防撞塊和左右開關，確保注引元件在回旋加速器中運動的安全性。

19、所述的用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選地，所述垂直導軌座與動彎板上下接觸處均設置有提高運動穩(wěn)定性的滑動導軌。

20、本發(fā)明第二方面提供一種用于回旋加速器磁通道的調(diào)節(jié)裝置的使用方法，包括如下步驟：

21、所述驅(qū)動組件帶動布設在回旋加速器真空腔內(nèi)的所述注引元件至相應的位置，所述控制單元獲取當前所述注引元件的位置；

22、所述控制單元分析所述注引元件的位置誤差，啟動所述第一驅(qū)動組件，所述第一驅(qū)動組件控制所述注引元件沿回旋加速器的徑向方向前后移動，所述第二驅(qū)動組件控制所述注引元件沿回旋加速器的徑向方向左右擺動，從而實現(xiàn)對所述注引元件空間位置的多角度調(diào)節(jié)。

23、本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點：

24、1、本發(fā)明的回旋加速器注入、引出磁通道的調(diào)節(jié)機構(gòu)是一種遠程在線調(diào)節(jié)裝置，無需破壞回旋加速器的真空，無需人員頻繁進入輻射區(qū)域，具有調(diào)節(jié)效率高，精度高的優(yōu)點。

25、2、本發(fā)明通過球面塊和球面座，實現(xiàn)對磁通道的位置保持和角度靈活調(diào)節(jié)。

26、3、本發(fā)明中傳動裝置（包括連接組件2和驅(qū)動組件3）的主體設置為板連接形成空腔，可以有效減少整體結(jié)構(gòu)的重量，而且有利于磁通道水電引出和檢修維護。

27、4、本發(fā)明的回旋加速器注入、引出磁通道調(diào)節(jié)機構(gòu)不僅適用于常溫重離子回旋加速器、也適用于質(zhì)子回旋加速器，同樣適用超導回旋加速器，是一種普適性調(diào)節(jié)裝置。

28、5、本發(fā)明中用于回旋加速器注入、引出磁通道的調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝于回旋加速器真空室外，從兩個自由度上遠程在線主動實現(xiàn)對注引元件的位置和角度進行調(diào)節(jié)，不僅可以控制注引元件沿回旋加速器徑向前后移動，也可以沿回旋加速器切向方向擺動，相較于現(xiàn)有的單自由度的調(diào)節(jié)機構(gòu)，能夠大大提高注引元件的位置精度和靈活性，進而提高束流的品質(zhì)和引出效率。

29、6.本發(fā)明的回旋加速器注入、引出磁通道調(diào)節(jié)機構(gòu)，徑向位置調(diào)整和角度調(diào)節(jié)采用正交布置方式，不存在耦合，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)簡單。