一种2.5MV硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统的制作方法

本发明涉及加速器，具体涉及一种2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统。

背景技术：

1、利用加速器对质子加速并打击靶材产生高产额中子，在检测、医学成像、癌症治疗、核素制备等领域都具有较为广泛的应用需求。静电加速器所需的2.5mv级高电压可通过整流硅堆将高频交流转换为高压直流实现。离子源设备工作在加速器高压平台之上，考虑紧凑型安装需求，将卧式硅整流堆的高压输出与立式加速管顶端连接，离子源设备安装于加速管顶端，离子源产生的带电粒子在引出电极电场作用下进入加速管并获得加速能量。为了保证加速管顶端离子源各设备的正常运行，需要以整流硅堆输出的2.5mv级直流高压作为接地电位，此时离子源各设备需要建立可运行于高压平台的供电系统，该供电系统需要承受2.5mv级高压隔离，因此采用电动机带动绝缘转轴传输能量向发电机的方式，发电机经稳压器与隔离变压器为离子源各设备提供所需电位与功率输出。现有技术中尚无完善的离子源与加速器供电传输系统，能够为2.5mv硅整流堆高压平台上运行的离子源设备提供稳定隔离供电。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种加速器离子源供电系统，且该离子源能在2.5mv级硅整流堆高压平台上稳定运行。

2、本发明提供以下技术方案：一种2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，包括硅整流堆高压电源、高压引线传输装置、发电机供电装置、离子源装置、加速管、靶材；

3、所述硅整流堆高压电源包括整流硅堆、硅堆阳极接线端、硅堆阴极接线端；

4、所述高压引线传输装置包括硅堆阴极引线柱、高压引线柱；

5、所述发电机供电装置包括发电机、发电机不锈钢罩、稳压器、隔离变压器、绝缘转轴、引出极直流电源、抑制极直流电源、电动机；

6、所述离子源装置包括离子源不锈钢罩、射频电源、匹配器、引出电极。

7、本发明具有以下有益效果：

8、本发明为加速器离子源设备，提出一种供电传输系统，具有紧凑型安装结构。离子源设备和2.5mv硅整流堆高压电源安装在充有六氟化硫绝缘气体的密封容器内部，能够提升加速器各部件间相对于大气环境的临界击穿电压，降低设备打火击穿风险，因而为加速器系统整体的紧凑型结构提供了环境条件。离子源设备被封装在密封容器内部，采用同样安装于密封容器内部的发电机供电装置，兼具了为离子源设备隔离供电以及紧凑型需求，实现卧式的硅整流堆，立式的发电机供电装置以及立式的离子源与加速管的整体三腔体角尺型集成安装结构。

9、进一步的，本发明提出的离子源供电传输系统，采用发电机、电动机、绝缘转轴、稳压器设备实现高达2.5mv的高电位差下的隔离供电，具有设计结构相对简单，调试维护方便以及成本低廉的优点，且供电功率不低于3kw，能够满足采用电感耦合等离子发生技术的离子源设备运行供电需求。

10、硅堆阴极引线柱以及高压引线柱采用同轴心线安装结构，将2.5mv高压电位向后级传输，并为离子源设备产生的带电粒子提供加速直流高压。将引出级直流电源、抑制级直流电源、隔离变压器设备安置在密封容器中间腔体的发电机设备平台上，将射频电源、匹配器、离子源电极设备安置在密封容器侧边腔体的离子源设备平台上，以穿过中间薄壁空心高压引线柱的供电传输线，为离子源设备平台提供所需功率或电位。各设备在密封容器的分立腔体安置，大大减少了加速器整体系统各高压平台的空间与结构承重需求。

技术特征：

1.一种2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：包括硅整流堆高压电源、高压引线传输装置、发电机供电装置、离子源装置、加速管、靶材；

2.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述硅整流堆高压电源、高压引线传输装置、发电机供电装置、离子源装置、加速管以及靶材安装于密封容器内部，且密封容器内部充有不低于0.65mpa的六氟化硫绝缘气体。

3.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述硅整流堆高压电源为卧式结构，所述整流硅堆采用级联式倍压整流电路，将硅堆阳极接线端输入的120khz/200kv高频交流输入经倍压整流以2.5mv直流从硅堆阴极接线端输出。

4.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述高压引线柱为铝制棒状空心圆柱。

5.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述发电机供电装置为立式安装结构，且所述发电机供电装置位于硅整流堆高压电源与离子源装置中部。

6.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述离子源装置采用电感耦合等离子发生技术并将带电粒子引入加速管进行加速。

7.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述发电机、稳压器、隔离变压器、引出极直流电源、抑制极直流电源通过支撑结构安装在发电机不锈钢罩内部。

8.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述射频电源、匹配器通过支撑结构安装在离子源不锈钢罩内部。

9.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述硅堆阴极引线柱的两端分别连接硅堆阴极接线端与发电机不锈钢罩外部，使发电机不锈钢罩处于所述硅整流堆输出2.5mv直流高压电位。

10.如权利要求1所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述高压引线柱两端分别搭接安装于发电机不锈钢罩与离子源不锈钢罩外部，使离子源不锈钢罩处于所述硅整流堆输出2.5mv直流高压电位。

11.如权利要求5所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述发电机供电系统的底部设置有电动机，顶部设置有发电机，电动机与发电机各自的转动轴通过绝缘转轴连接实现旋转配合。

12.如权利要求6所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述离子源装置以及离子源与加速管采用立式安装结构。

13.如权利要求11所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述绝缘转轴在工作时两端需要承受最高2.5mv直流耐压。

14.如权利要求11所述2.5mv硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，其特征在于：所述发电机运行输出的功率不低于3kw。

技术总结
本发明公开了一种2.5MV硅整流堆高压平台的加速器离子源供电传输系统，包括硅整流堆高压电源、高压引线传输装置、发电机供电装置以及离子源装置、加速管、靶材，所述硅整流堆高压电源包括整流硅堆、硅堆阳极接线端、硅堆阴极接线端，所述高压引线传输装置包括硅堆阴极引线柱、高压引线柱，所述发电机供电装置包括发电机、发电机不锈钢罩、稳压器、隔离变压器、绝缘转轴、电动机，所述离子源装置包括离子源不锈钢罩、引出极直流电源、抑制极直流电源、射频电源、匹配器、引出电极。采用该种供电传输系统，结构紧凑且可为工作在2.5MV高压平台上的加速器离子源各设备提供隔离供电，极大降低隔离供电成本。

技术研发人员：胡星光,梁立振,刘洋,王纪超,刘君旭,杨孝龙,李超,任远航
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27