一种强流回旋加速器中心区物理设计方法技术

本发明专利技术公开了一种强流回旋加速器中心区物理设计方法，包括以下步骤：计算粒子经过中心区各个物理实体时的能量；基于各个物理实体上的能量，计算粒子静态平衡轨道半径；根据计算出的粒子静态平衡轨道半径，确定用于卡束的中心区结构；从高能量下的静态平衡轨道跟踪至中心区，从而根据束流轨迹优化调整中心区结构；使用粒子跟踪的方法，优化中心区束流品质、确定用于优化中心区束流品质的中心区结构；重复步骤五，反复迭代、优化调整用于卡束和用于提高束流品质的中心区结构，直至中心区结构达到设计标准为止；本发明专利技术找到了一个能够兼顾中心区粒子引出效率、加速相位、径向对中、轴向聚焦四者平衡的平衡点。焦四者平衡的平衡点。焦四者平衡的平衡点。

【技术实现步骤摘要】
一种强流回旋加速器中心区物理设计方法


[0001]本专利技术属于强流回旋加速器
，尤其涉及一种强流回旋加速器中心区物理设计方法。

技术介绍

[0002]在回旋加速器中，中心区是指粒子从静止(内部离子源情况)或低能(外部离子源情况)到一定高能量的加速过程的过渡区域、覆盖了束流在加速器中运动的前几圈。中心区束流品质对于粒子加速后能否从加速器引出有决定性的影响。中心区的束流品质包括中心区粒子的引出效率、中心区粒子经过加速间隙时的加速相位、中心区粒子的径向对中、中心区束流的轴向聚焦等，这些关键束流动力学问题都集中于中心区。
[0003]中心区物理结构的设计包括中心区粒子轨迹的设计、加速间隙位置的设计、径向对中的设计、轴向聚焦的设计。其中，难点之一在于找到一种中心区粒子轨迹的精准设计方法，现有技术中心区粒子轨迹的设计只是一种粗略的设计方法。中心区粒子轨迹首先应用于束流品质中的粒子的引出效率，粒子的引出效率来自中心区卡束的位置，卡束位置准确才能把中心区无效粒子卡掉，从而提高中心区粒子的引出效率，而卡束位置的准确来源于粒子轨迹位置的准确；难点之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强流回旋加速器中心区物理设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、计算粒子经过中心区各个物理实体时的能量，所述中心区各个物理实体为中心区相邻两条加速间隙之间的高频腔体或者法兰盘；步骤二、基于各个物理实体上的能量，计算粒子静态平衡轨道半径；步骤三、根据计算出的粒子静态平衡轨道半径，确定用于卡束的中心区结构，该中心区结构为：环绕中心区第1、2圈束流轨道、分别布设在束流轨道的高频腔和法兰盘适当位置的多个电极柱子，该多个电极柱子用于卡掉中心区那部分得不到加速的粒子；步骤四、使用粒子跟踪的方法，优化用于卡束的中心区结构：从中心区反向跟踪参考粒子，即：从高能量下的静态平衡轨道跟踪至中心区，从而根据束流轨迹优化调整中心区结构，所述优化调整中心区结构即为优化调整电极柱的位置；步骤五、使用粒子跟踪的方法，优化中心区束流品质、确定用于优化中心区束流品质的中心区结构：从中心区正向跟踪参考粒子，得到新的粒子轨迹、根据新的粒子轨迹得到电极柱卡束的位置、加速相位、径向对中和轴向聚焦，从而根据结果进一步优化调整用于提高束流品质的中心区结构，具体为：首先通过调整加速间隙的前后位置调整粒子经过加速间隙时的加速相位，同时，通过束流轨迹的位置确定电极柱卡束的位置；当加速相位确定以后，根据当前电场方向，通过调整加速间隙束流入口和出口电极柱子的位置调节中心区的径向对中；当径向对中调节完成以后再次调节电极柱卡束的位置；当加速相位确定以后，再通过调节加速间隙的高低调节中心区的轴向聚焦；步骤六、重复步骤五，反复迭代、优化调整用于卡束和用于提高束流品质的中心区结构，直至中心区结构达到设计标准为止；步骤七、使用多粒子跟踪的方法，考虑空间电荷效应的影响，重复步骤五、步骤五，确定最终的中心区结构；所述空间电荷效应就是粒子之间的相互作用。2.根据权利要求1所述一种强流回旋加速器中心区物理设计方法，其特征在于：所述步骤一的计算粒子经过中心区每两个相邻加速间隙之间的物理实体时的能量，具体过程如下：1)获取粒子的初始能量E
init
、高频电压V0、以及谐波数h，它们已经在加速器的初步设计中确定，其中，粒子在经过两个加速间隙的时间差和谐波数、高频张角的关系为：τ2‑
τ1＝hα；(1)2)设定粒子在1/2高频腔张角处的相位角为：τ1为粒子经过第1个加速间隙的时间，τ2为粒子经过第2个加速间隙的时间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀鲁豫，管锋平，安世忠，边天剑，郑侠，纪彬，贾先禄，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：