一种射频四极加速器调谐方法及装置、存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种射频四极加速器调谐方法及装置，存储介质，该射频四极加速器调谐方法包括如下调谐过程：获取在调谐器当前插入深度下所述加速器的场分布、频率分布，获取所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数；确定所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息；当差异信息不满足预设要求时，确定新的插入深度以调整所述调谐器。本实施例提供的方案，减少了调谐次数。

【技术实现步骤摘要】
一种射频四极加速器调谐方法及装置、存储介质
本专利技术实施例涉及但不限于一种射频四极加速器调谐方法及装置、计算机可读存储介质。
技术介绍
射频四极加速器能够对低能的质子束或重离子束进行聚束、聚焦和加速，是加速器领域最常用的低能直线加速器之一。目前射频四极加速器可以分为四翼型射频四极加速器和四杆型射频四极加速器。四翼型射频加速器的腔体中有四个翼状电极，其结构通常如图1所示，四翼型射频四极加速器通常工作频率较高，更适用于对质子和低质量数的重离子进行加速。在四翼型射频四极加速器的运行前，调谐工作必不可少，调谐可以抵消由于机械加工误差带来的场分布和频率变化，如果场分布和频率与设计值相差过大，束流将受到额外的电场力，从而影响束流轨道、椭圆参数、以及传输效率。目前四翼型射频四极加速器的调谐方法一般是通过改变加速器上的调谐器插入深度，从而对加速器腔体中的场分布和频率进行扰动来实现调谐，调谐器的结构通常如图2所示。由于腔体上的调谐器数量较多，各个调谐器对频率和场分布共同作用使得调谐是一个复杂的过程，为了保证高精度需要对每个调谐器的插入深度多次调节，耗费时间和人力。
技术实现思路
本专利技术至少一实施例提供了一种射频四极加速器调谐方法及装置、计算机可读存储介质，提高调谐效率。本专利技术至少一实施例提供一种射频四极加速器调谐方法，包括如下调谐过程：获取在调谐器当前插入深度下所述加速器的场分布、频率分布，其中，所述频率分布中包括所述加速器的工作频率；获取所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数；确定所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息；当所述第一差异信息或第二差异信息不满足预设要求时，根据所述加速器的结构参数、目标场分布和目标频率确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵，根据所述场分布、所述结构参数、所述第一差异信息、第二差异信息、所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数和所述影响矩阵确定新的插入深度以调整所述调谐器。本专利技术至少一实施例提供一种射频四极加速器调谐装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现任一实施例所述的射频四极加速器调谐方法。本专利技术至少一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现任一实施例所述的射频四极加速器调谐方法。与相关技术相比，本专利技术至少一实施例中，获取在调谐器当前插入深度下所述加速器的场分布、频率分布，其中，所述频率分布中包括所述加速器的工作频率；获取所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数；确定所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息；当所述第一差异信息或第二差异信息不满足预设要求时，根据所述加速器的结构参数、目标场分布和目标频率确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵，根据所述第一差异信息、第二差异信息、所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数和所述影响矩阵确定新的插入深度以调整所述调谐器。本实施例提供的方案，能将调谐器对场分布和频率的影响整合到同一个矩阵；本实施例提供的方案，可以同时对场分布和频率进行调谐，避免了调节频率时对场分布的影响，减小了工作量，减少了调谐次数。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1是四翼型射频四极加速器的一般结构；图2是调谐器的一般结构；图3是本专利技术一实施例提供的射频四极加速器调谐方法流程图；图4是本专利技术另一实施例提供的射频四极加速器调谐方法流程图；图5是本专利技术一实施例提供的调谐程序操作界面；图6是本专利技术一实施例提供的基于该调谐程序的操作流程图；图7是本专利技术一实施例提供的射频四极加速器调谐装置流程图；图8是本专利技术一实施例提供的计算机可读存储介质框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。本专利技术一实施例提供了一种射频四极加速器调谐方法，如图3所示，包括如下调谐过程：步骤301，获取在调谐器当前插入深度下所述加速器的场分布、频率分布，所述频率分布中包括所述加速器的工作频率；其中，可以通过测量方式获得加速器的频率分布、场分布；该频率分布和场分布与调谐器的插入深度有关。调谐器的插入深度改变时，频率分布和场分布相应改变，通过改变调谐器的插入深度实现加速器的调谐。步骤302，获取所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数；其中，加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数可以通过测量得到。步骤303，确定所述加速器的场分布与目标场分布第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息；其中，目标场分布、目标频率即对加速器进行调谐需要达到的目标。步骤304，当所述第一差异信息或第二差异信息不满足预设要求时，根据所述加速器的结构参数、目标场分布和目标频率确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵，根据所述场分布、所述结构参数、所述第一差异信息、第二差异信息、所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数和所述影响矩阵、确定新的插入深度以调整所述调谐器。其中，所述加速器的结构参数包括以下至少之一：加速器的长度、调谐器的数目和位置、删除点位置、调谐器的长度，模式数。其中，在RFQ腔体中，不同分立频率可以激发出不同的场分布，每种频率对应一个模式，模式包含四极模式和二极模式(二极模式分为一三象限二极模式和二四象限二极模式)，分别用TE21n和TE11n来表示，其中n＝0,1,2…。工作频率指的是TE210模式的频率，在计算标准正交基的过程中，每一种模式对应一个标准正交基，计算标准正交基需要用到腔体的长度、标准正交基对应的模式的频率测量值。在标准正交基的计算过程中需要给n设置一个上限值，该上限值即所述模式数。其中，当所述第一差异信息或第二差异信息满足预设要求时，调谐结束。即，重复执行所述调谐过程，直到所述加速器的场分布与目标场分布、所述加速器的工作频率与目标频率的差异信息满足预设要求。按照新的插入深度调整调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频四极加速器调谐方法，包括如下调谐过程：/n获取在调谐器当前插入深度下所述加速器的场分布、频率分布，其中，所述频率分布中包括所述加速器的工作频率；/n获取所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数；/n确定所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息；/n当所述第一差异信息或第二差异信息不满足预设要求时，根据所述加速器的结构参数、目标场分布和目标频率确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵，根据所述场分布、所述结构参数、所述第一差异信息、第二差异信息、所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数和所述影响矩阵确定新的插入深度以调整所述调谐器。/n

【技术特征摘要】
1.一种射频四极加速器调谐方法，包括如下调谐过程：
获取在调谐器当前插入深度下所述加速器的场分布、频率分布，其中，所述频率分布中包括所述加速器的工作频率；
获取所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数；
确定所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息；
当所述第一差异信息或第二差异信息不满足预设要求时，根据所述加速器的结构参数、目标场分布和目标频率确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵，根据所述场分布、所述结构参数、所述第一差异信息、第二差异信息、所述加速器的腔体频率与调谐器深度变化关系平均系数和所述影响矩阵确定新的插入深度以调整所述调谐器。


2.根据权利要求1所述的射频四极加速器调谐方法，其特征在于，所述方法还包括，重复执行所述调谐过程，直到所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息、所述加速器的工作频率与目标频率的第二差异信息满足预设要求。


3.根据权利要求1所述的射频四极加速器调谐方法，其特征在于，确定所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息包括：
根据所述结构参数、目标场分布、目标频率确定所述加速器中的场分布的标准正交基；
根据所述标准正交基对所述加速器的场分布、所述目标场分布进行分解，获得两组分解系数，将两组分解系数之间的差异信息作为所述加速器的场分布与目标场分布的第一差异信息。


4.根据权利要求1所述的射频四极加速器调谐方法，其特征在于，所述根据所述加速器的结构参数、目标场分布和目标频率确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵包括：
根据所述结构参数、目标场分布和目标频率确定所述加速器中的场分布的标准正交基，根据所述标准正交基确定所述调谐器对所述加速器的场分布和频率分布的影响矩阵。


5.根据权利要求4所述的射频四极加速器调谐方法，其特征在于，所述影响矩阵的元素Mij如下：

当i＝1…3N+3，N为模式数，j＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：于旭东，邢庆子，杜磊，郑曙昕，马鹏飞，关遐令，王学武，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11