[發(fā)明專利]一種強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210336337.0
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102869185A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)炀?/a>;殷治國;紀彬;李鵬展;趙振魯;雷鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有效克服緊湊型回旋加速器中多電子倍增效應(yīng)的技術(shù)，具體涉及一種強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法。

背景技術(shù)

真空環(huán)境下，特別是真空度好于5×10^-5mbar時，少量的射頻功率在二次電子發(fā)射系數(shù)高于1的金屬幾何表面就足以產(chǎn)生與頻率、功率以及距離相關(guān)的電子云往復(fù)震蕩，該現(xiàn)象稱為多電子倍增效應(yīng)，對加速器或航天射頻器件的正常工作有致命的影響。其原因在于，首先該電子云是一種非線性負載，會影響射頻系統(tǒng)的匹配；其次電子轟擊的能量若不加以限制，會造成表面材料的改變和失效，甚至損壞如加速器射頻陶瓷耦合窗這樣的關(guān)鍵部件。特別的，在緊湊型回旋加速器中，由于空間小，材料種類復(fù)雜，尤其是射頻腔體電極處于磁鐵峰、谷區(qū)交界的邊緣場的影響中，這些因素客觀的加劇了該類型加速器多電子倍增效應(yīng)的復(fù)雜性。目前國際上比較流行的是脈沖鍛煉的方法，即采用重復(fù)周期短，占空比約10%的脈沖進行鍛煉，相對而言安全系數(shù)較高，缺點是非常的耗時，以至于在緊湊型回旋加速器中難以獲得實用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)脈沖鍛煉方式的缺陷，提供一種簡單、快速、安全的緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法，包括如下步驟：

（1）在有磁場、真空的條件下，通過重復(fù)周期長、占空比低的長窄脈沖對存在的多電子倍增效應(yīng)區(qū)域進行腔體電壓的標定，并利用間歇發(fā)生的多電子云在加速器內(nèi)部電子轟擊留下的痕跡，標識出對應(yīng)多電子倍增效應(yīng)發(fā)生的金屬表面；

（2）在停磁場、真空的條件下，對發(fā)生多電子倍增效應(yīng)的腔體金屬表面涂刷水溶性石墨涂料；

（3）在有真空、無磁場的條件下，對射頻腔體加連續(xù)功率進行初步鍛煉，減輕回旋加速器內(nèi)部因多電子倍增效應(yīng)電子云轟擊產(chǎn)生的金屬表面出氣；

（4）在有磁場、真空的條件下，對射頻腔體加連續(xù)功率進行最終鍛煉，以在對應(yīng)的金屬表面沉積足夠的碳化合物，克服緊湊型回旋加速器內(nèi)部的多電子倍增效應(yīng)。

進一步，如上所述的強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法，步驟（1）中，所述的重復(fù)周期長、占空比低的長窄脈沖是指驅(qū)動脈沖的重復(fù)頻率在Hz量級，每重復(fù)周期內(nèi)只有0.1%的時間內(nèi)有射頻功率的脈沖。

進一步，如上所述的強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法，步驟（1）中，對存在的多電子倍增效應(yīng)區(qū)域進行腔體電壓標定的依據(jù)為：多電子倍增效應(yīng)發(fā)生時腔體電壓不滿足關(guān)系其中，P為腔體驅(qū)動功率，U為腔體加速電壓的有效值，R_P為腔體并聯(lián)阻抗。

進一步，如上所述的強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法，步驟（2）中，所述的水溶性石墨涂料為使用95%酒精溶劑溶解的水溶性石墨，涂刷范圍應(yīng)覆蓋變色金屬表面且厚度為0.1~0.5mm。

進一步，如上所述的強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法，步驟（3）中，對射頻腔體加連續(xù)功率進行初步鍛煉的方法為：維持反射功率小于等于射頻功率源反射限定值的2/3，同時驅(qū)動信號加以以腔體諧振頻率為中心的不快于0.1Hz的FM調(diào)制，調(diào)制深度不小于3倍射頻諧振腔體帶寬，調(diào)制函數(shù)為正弦函數(shù)或三角波函數(shù)；當腔體取樣電壓高于步驟（1）中標定的最高多電子倍增效應(yīng)電壓后，停止FM調(diào)制，并維持腔體調(diào)諧至少30分鐘，隨后每隔30分鐘降低激勵信號幅度0.1dB，直至腔體電壓跌落至多電子倍增效應(yīng)區(qū)域；這樣的過程至少重復(fù)10次。

進一步，如上所述的強流緊湊型回旋加速器腔體鍛煉方法，步驟（4）中，對射頻腔體加連續(xù)功率進行最終鍛煉的方法為：維持反射功率小于等于射頻功率源反射限定值的2/3，同時驅(qū)動信號加以以腔體諧振頻率為中心的不快于0.1Hz的FM調(diào)制，調(diào)制深度不小于2倍射頻諧振腔體帶寬，調(diào)制函數(shù)為正弦函數(shù)或三角波函數(shù)。當腔體取樣電壓高于步驟（1）中標定的最高多電子倍增效應(yīng)電壓后，停止FM調(diào)制，并維持腔體調(diào)諧至少30分鐘，隨后每隔30分鐘降低激勵信號幅度0.1dB，直至腔體電壓跌落至多電子倍增效應(yīng)區(qū)域；這樣的過程至少重復(fù)10次。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過長、窄脈沖鍛煉，判定并記錄多電子倍增效應(yīng)對應(yīng)的腔體取樣電壓；通過無磁場條件下的連續(xù)鍛煉，達到加速表面出氣的目的；最后通過有磁場條件下的連續(xù)鍛煉方法，克服緊湊型回旋加速器內(nèi)部的多電子倍增效應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的連續(xù)鍛煉方法可在很短的周期內(nèi)完成腔體的鍛煉，有效的克服復(fù)雜環(huán)境中的多電子倍增效應(yīng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法示意圖；