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加速管几种高梯度加速管

2022/07/15105 作者:佚名
导读:为了减小电子负载、克服全电压效应,必须采取有效措施削弱加速管各段之间的耦合,使微颗粒与引起微放电的离子不能长距离飞越.常见的削弱长管耦合效应的方法有二:一是采用小孔径,二是引人抑制场。小孔径可以限制次级粒子的运动范围,减低微颗粒事件的撞击能量。应用最广泛的斜场加速管、螺旋斜场加速管与NEC公司的加速管均利用径向电场作为抑制场,效果很好。 加速管斜场加速管 在斜场加速管中,加速电极的法线与加速管轴线

为了减小电子负载、克服全电压效应,必须采取有效措施削弱加速管各段之间的耦合,使微颗粒与引起微放电的离子不能长距离飞越.常见的削弱长管耦合效应的方法有二:一是采用小孔径,二是引人抑制场。小孔径可以限制次级粒子的运动范围,减低微颗粒事件的撞击能量。应用最广泛的斜场加速管、螺旋斜场加速管与NEC公司的加速管均利用径向电场作为抑制场,效果很好。

加速管斜场加速管

在斜场加速管中,加速电极的法线与加速管轴线成一定的斜角。由于电极表面产生的次级粒子初始能量很低,在加速电场的作用下,将沿电极法线方向运动,因此走不长的一段距离后,就会打在其他电极上。这样次级粒子的最高能量便受到限制,X射线本底大为降低,结果段间耦合被削弱,电子负载大大减小,在一定程度上克服了全电压效应。斜场加速管的主要缺点是倾斜电场对被加速的离子束也有作用。电场的径向分量也使束流偏离轴线。所以在这种加速管中,每隔一小段就要使倾斜方向交替变换一次,其结果是,被加速粒子的轨迹围绕加速管轴线会有一个小的振荡。不同电荷态离子的轨迹也会产生歧离。如果设计合理,这还不至于造成束流大的损失,但会引起像差,增大束流的发散,并使脉冲束的脉宽增大。HVEC的斜场加速管用不锈钢做电极材料,绝缘环用硼硅玻璃,封接用PVA 胶,实际运行梯度的上限约为2MV/m。

加速管螺旋斜场加速管

螺旋斜场加速管

在螺旋斜场加速管中,电极的形状与普通斜场加速管类似,但相邻电极法线在横截面内投影的方向错开一定的角度,成螺旋状排列,这使得电场的径向分量的方向连续变化,而不是像普通斜场加速管中那样按段突变。因此,螺旋场中被加速粒子轨迹的振荡幅度较小,二次电子的最大能量也比普通斜场中的低。若螺旋斜场只向一个方向(如顺时针方向)旋变,则被加速粒子经过一段加速管后,其横截面投影位置会发生径向位移而偏轴。因此在实际的螺旋斜场加速管中,旋变方向按顺时针与逆时针交替改变。

加速管金属陶瓷加速管

这是NEC公司生产的一种加速管,它有许多独特之处。在材料上它以金属钛做电极,陶瓷做绝缘环。钛电极与陶瓷间垫铝环,用压力扩散焊封接.由于不用 PVA胶,既避免了有机物沾污,又可以高温烘烤除气。配以无油真空系统后,可以比较彻底地消除碳氢化合物沾污。加速管的真空度可达4×10-6 Pa。NEC加速管在各小段的连接处设有“死区”,中间有一可加热的小孔径光阑。死区的电极排列形成一个柱透镜,其电场的径向分量对产生于光阑片的二次粒子有散焦作用,但对于沿轴运动的粒子不起作用。NEC加速管的电场完全是轴对称的,对于离子束的传输没有斜场那样的副作用.加速管外装有环状火花间隙,以提供过电压保护。通常三小段组成一个标准节,工作电压为1MV。若扣除死区,以有效长度计算,加速管的工作梯度为2.3 MV/m。

此外,也有人采用横向磁场作抑制场。较弱的横向磁场可有效地偏掉电子,但不能改变微放电的阈电压,因此通常只作为辅助手段。有一种磁抑制加速管采用较 强的横向磁场来偏掉能量较低的次级粒子,从而削弱长管耦合效应,实现较高的加速梯度.为了避免磁场对主束起偏转作用,要让加速管中隔一定距离安放的磁铁的极性交替地变化。

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