一种静电切割器的制作方法

本实用新型属于质子治疗领域，具体涉及一种静电切割器。

背景技术：

质子治疗同步加速器中质子束注入和引出依靠静电切割器配合其他元件来完成。静电切割器在切割板和在高压电极之间产生高压，以提供束流偏转的电场。切割板一般很薄以减少束流引出时在其上面的损失。在切割板及其固定机构之间的通道内是没有电场的区域，循环束流在此通过；而引出束流在切割板和加了高压的阴极之间的通道内通过，由电场提供其所需要的偏转的角度。因为高压的缘故，静电切割器一般置于真空室内。

现有的质子治疗静电切割器的切割板(septum)的结构可选择为片、丝或带。

使用整张片作为静电切割器的切割板的好处是结构简单，不容易断裂。坏处是高温烘烤后容易变形,增加了切割器有效厚度。静电切割器的功能要求切割板厚度小且能承受高温，但熔点较高的金属加工成这样厚度的大面积薄板不容易实现。片的材料一般是钼(molybdenum，2623℃)，片状钼材较难获得。过去有采用整张薄板的设计，但厚度难以做小。

考虑接受一定程度漏场的情况下，静电切割器也可使用丝作为切割板，切割板多由钨铼合金丝组成。商品钨铼合金丝(直径0.05-0.08mm，95％钨，5％铼，其熔点一般超过3000℃,国内采购)比较容易获得。钨铼合金丝沿束流方向每隔一定间距均匀排列，间距大小决定于张紧机构的大小，切割丝间隙一般为1.5mm左右，具体要根据漏场要求仔细的优化计算。其好处是安装比较灵活，配以弹簧可以做到每根丝张力基本一致，高温烘烤后不容易变形。采用丝作为切割板的一个缺点是切割板的丝容易断裂，一旦断裂，需要有一套机构把断裂的丝拉开，以避免打火和影响束流，且因为高压电极是置于真空室内且有辐射剂量，使得维修十分困难；另一个缺点是，因为丝和丝之间有间隔，高压电场会从丝之间泄露到循环束流通道内，使得循环束流作用在残余气体上产生的离子穿过间隔处，轰击阴极，进而会造成阴极损坏；另外丝和丝之间的漏场也会影响循环束流，因此需要在循环束流通道内加上垂直方向的补偿电极(电源大约为高压gap的10％)，也称之为离子陷阱(iontrap)，这会使得设备比较复杂。

一种改进的做法就是可以采用切割板条带作为切割板。现有的切割板条带形式的切割板结构，以保证其具有一定的断裂强度，但由于，切割板条带两侧设置的机械固定结构做不到足够的密度，因此切割板条带之间仍然保留有一定间隔，还是需要设置离子陷阱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无需离子陷阱的静电切割器，以避免切割板断裂，并省略离子陷阱的设置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种静电切割器，包括一阴极、一c形框架和通过多个张紧机构安装于所述c形框架上的多个并排的切割板条带，相邻的切割板条带的边缘彼此贴紧安装，且所有切割板条带处于同一平面上。

所述c形框架包括一底板和设于底板两侧的第一侧板和第二侧板，所述张紧机构包括多个分别设于第一侧板和第二侧板的外侧且沿长度方向排布的第一安装座和第二安装座，每个第一安装座均与一固定夹固接，每个第二安装座上均设有通孔，该通孔插设有一调整夹。

每个切割板条带的两端各设有一个卷起的固定头，所述固定夹的一端设有面向所述第一安装座的固定卡头，所述固定头卡接于所述固定卡头上，该调整夹的一端有面向所述第二安装座的调整卡头，所述固定头卡接于调整卡头上。

所述固定头上设有开孔结构，所述固定夹通过一固定头螺丝穿过所述开孔结构来与所述切割板条带螺接，

所述调整夹的远离所述调整卡头的另一端与一调整夹螺母螺纹连接。

所述调整夹螺母与所述第二安装座之间的调整夹上套设有弹簧。

相邻的切割板条带之间的缝隙小于0.05mm。

每个切割板条带的宽度为5～30mm，且厚度至多为0.1mm。

所述切割板条带的材料为钼或者钨铼合金。

所述切割板条带采用预先烘烤工艺制成，且切割板条带采用手工抛光、机械抛光或电化学抛光工艺制成。

本实用新型的静电切割器采用带状切割板，不容易断裂，烘烤后不容易变形，且其张紧机构采用采用相应的调整夹和固定夹可靠地承受切割板条带结构所需的拉力，因此能够通过较大的拉力实现较宽的切割板条带结构的张紧要求，进而实现切割板条带的贴紧安装，因此没有漏场，也就不会有电离的离子从循环束流通道从缝隙通过轰击高压电极，因此不需要设置离子陷阱。此外，由于张紧机构上带有弹簧，可以将张紧力调节一致，从而使得切割板的平面度容易达到要求。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施例的静电切割器的整体安装示意图。

图2为如图1所示的静电切割器的切割板条带的拼接示意图。

图3为如图1所示的静电切割器除去阴极时的结构示意图。

图4为如图1所示的静电切割器的张紧机构的安装示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。

如图1所示为根据本实用新型的一个实施例的静电切割器10，其安装于一真空钢筒20中，该真空钢筒20的底部设有一用于与所述静电切割器10固接的固定底座201。该静电切割器10包括一阴极1、一c形框架2和通过多个张紧机构4安装于所述c形框架2上的多个并排的切割板条带3，切割板条带3的数量由静电切割器10的设计长度决定。

如图2所示，每个切割板条带3的两端各设有一个卷起的固定头31，用于与张紧机构4卡接，且固定头31上设有开孔结构，用于与张紧机构4螺接。相邻的切割板条带3的边缘彼此贴紧安装，使得相邻的切割板条带3之间的缝隙小于0.05mm，尽量减小带的扭曲，以避免穿过静电切割器10的束流由于静电切割器10的渗漏电场而改变轨道，并避免被束流电离的残余气体离子通过切割板条带3的金属带间的缝隙轰击阴极1，因此无需设置离子陷阱，极大地简化了设备。每个切割板条带3的宽度一般为5～30mm，厚度均设置为小于等于0.1mm,且所有切割板条带3处于同一平面上，即所有切割板条带3在厚度方向上排列的误差为±0.02mm，从而保证在现有安装工艺的水平下，最后拼接因安装误差形成的大面积切割板的投影厚度增加不超过50μm，进而尽可能减小穿过静电切割器10的束流损失。在本实施例中，切割板条带3的宽度为20mm,从而使得张紧机构不至于因为切割板条带太宽而导致应力太大不容易设计，同时易于安装，高温烘烤后不容易变形。切割板条带3的材料为钼或者钨铼合金(w75％,re25％)，并采用预先烘烤工艺制成，以承受高温，且切割板条带3可以采用粒级2-3μm的陶瓷粉末手工抛光、机械抛光或电化学(ecp)抛光工艺制成，且其边缘需要去毛刺，以保证光滑。

如图3所示，c形框架2沿长度方向100延伸，其包括一底板21和设于底板21两侧的第一侧板22和第二侧板23。c形框架2的加工需要确保切割板条带3的安装精度，另外也要在不影响强度的前提下减轻重量，例如切除一些无关紧要的部分。

如图3和图4所示，所述张紧机构4包括多个分别设于第一侧板22和第二侧板23的外侧且沿长度方向100排布的第一安装座41和第二安装座42，每个第一安装座41均通过两个螺丝(包括第一安装座螺丝71和固定夹螺丝72)与一固定夹43固接，该固定夹43的一端设有面向所述第一安装座41的固定卡头，上文所述的固定头31卡接于固定卡头上，用于固定安装切割板条带3，固定夹43还通过一固定头螺丝73穿过切割板条带3的开孔结构与该切割板条带3螺接，以便于切割板条带3的拉伸。每个第二安装座42上均设有通孔，该通孔插设有一调整夹44，该调整夹44的一端有面向所述第二安装座42的调整卡头，上文所述的固定头31卡接于调整卡头上，以固定安装切割板条带3。该调整夹44的远离调整卡头的另一端与一调整夹螺母5螺纹连接，且该调整夹螺母5与该第二安装座42之间的调整夹44上套设有弹簧6，从而使得调整夹螺母5在其不同的旋进尺寸下，螺母受到弹簧的顶压带动调整夹44沿着金属切割板条带拉伸方向将切割板条带3拉直，并通过弹簧调节张紧力的大小，每一切割板条带的张紧力需要一致，其具体大小可以经过试验得到。相比于现有技术，本实用新型的张紧机构4的连接相对简单，且通过采用相应的调整夹和固定夹可靠地承受切割板条带结构所需的拉力，因此能够通过较大的拉力实现较宽的切割板条带结构的张紧要求，进而实现切割板条带的贴紧安装，因此没有漏场，也就不会有电离的离子从循环束流通道从缝隙通过轰击高压电极，因此不需要设置捕获离子的离子陷阱(iontrap)。

下面参见图1说明本实用新型的位置和角度可调的静电切割器总成的工作原理。在真空钢筒20中，从静电切割器10上游过来的束流，来到切割板入口时，将被多个切割板条带3组成的切割板分为两部分。其中一部分束流进入静电切割器的阴极1和多个切割板条带3组成的切割板之间的高压电场通道，带电质子束受到电场的作用力而相对原来的运动方向发生一定偏转，逐渐远离原来的束团，进入静磁切割磁铁的磁场通道，到达输运线，最终进入治疗室。被多个切割板条带3组成的切割板切下来的另外一部分束流位于c形框架2和多个切割板条带3组成的切割板之间的无高压电场通道中，它不受电场作用，将沿原来的路径继续绕同步加速器环运动，一圈之后，它又来到切割板入口，像上次一样，将被切割板分为两部分，其中一部分进入阴极1和多个切割板条带3组成的切割板之间的高压电场通道后被引出，剩下的部分继续循环，一直到需要的束流完全被引出为止。在此过程中，由于静电切割器10的多个切割板条带3之间没有缝隙，也就没有渗漏电场，循环束不会改变轨道，另外，被循环束流电离的残余气体离子也不会通过缝隙轰击阴极1，因此无需离子陷阱(iontrap)，这极大地简化了设备。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。