[實用新型]一種超導回旋加速器射頻腔體頻率調諧設備

有效

• 申請號: 201821903234.7
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN209390443U
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 陳根;王軍;宋云濤;陳永華;楊慶喜;李恒博
• 申請（專利權）人: 合肥中科離子醫學技術裝備有限公司
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本實用新型公開了一種超導回旋加速器射頻腔體頻率調諧設備，包括DDS頻率合成單元、射頻腔體，低電平，DDS頻率合成單元連接低電平，低電平通過RF門控連接固態放大器，固態放大器連接定向耦合器，定向耦合器連接射頻腔體，射頻腔體連接功分器，功分器連接低電平，射頻腔體內設置有調諧桿，調諧桿連接電機，并且電機連接至低電平，通過低電平進行控制。本實用新型采用模數混合的形式，采用模數混合控制的方法，既結合了模擬解調的高精度，避免了高速數字化過程帶來的噪聲，又通過數字控制器為射頻系統增加了靈活性，同時射頻腔體頻率經過摸索設定之后便可寫入低電平系統的DSP程序中，進而完成自啟動功能，避免繁瑣的重復搜索操作。

技術領域

本實用新型屬于超導回旋加速器領域，涉及一種超導回旋加速器射頻腔體頻率調諧設備。

背景技術

超導回旋加速器因其特有的緊湊特性和低功耗等特性越來越廣泛的應用于PET(positron emission tomography)診斷、同位素生產和質子治療等醫學領域。其中，諧振腔是超導回旋加速器重要的部件之一，諧振腔主要提供離子加速的電場。諧振腔的工作狀態直接影響束流品質。但是在諧振腔運行的過程中由于電磁熱效應、機械振動、束流負載效應等因素，會導致諧振腔不能穩定的運行在規定的工作狀態下，導致功率源反射功率過大，損壞傳輸系統和功率源，更重要的是諧振腔的失諧導致束流品質的下降和束流丟失。為了解決此類問題超導回旋加速器的低電平控制系統一般分為兩類，一類采用自激方式去驅動諧振腔，此類方式可以很好的解決腔體失諧問題，但是此類系統原理和調試都比較比較復雜，一般應用于高品質因數的諧振腔的控制系統，比如超導諧振腔。還有一類采用它激驅動方式驅動諧振腔，這類系統原理比較簡單，現在已被廣泛的應用于加速器腔體的控制系統，缺點是當諧振腔失諧時，幅度和相位存在耦合現象，所以為了使幅度環和相位環解耦，就需要保證腔體穩定的工作在諧振狀態。在加速器低電平控制系統中一般采用調諧系統環路保證腔體實時穩定在工作狀態保證得到較好的束流品質。模擬調諧系統是最早被應用于加速器諧振腔的調諧系統控制中，但是由于模擬器件的非理想因素，導致系統存在直流偏移，相位不平衡和幅度不平衡等原因，所以純模擬調諧系統很難滿足較高的控制需要和精度。隨著DSP和FPGA已被廣泛的應用于控制系統中，越來越多的調諧控制系統采用數字信號處理系統，數字信號處理系統可以很好的解決模擬系統的問題，但是數字系統的延時性等特性，對于控制精度高和要求低延遲的調諧控制系統中，數字系統不能滿足要求，所以存在一種半數字半模擬的調諧系統，既能降低數字系統的延時性，又可以克服模擬系統易受噪聲干擾等缺點。現有的半數字半模擬的調諧系統可以在一定程度上很大的改善模擬調諧系統的直流偏移和相位不平衡，以及幅度不平衡等問題，但是對于超導回旋加速器的低延時和抗噪聲、高精度、動態范圍廣等苛刻的要求，傳統的校準方式不能滿足要求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種超導回旋加速器射頻腔體頻率調諧設備，該設計采用模數混合的形式，采用模數混合控制的方法，既結合了模擬解調的高精度，避免了高速數字化過程帶來的噪聲，又通過數字控制器為射頻系統增加了靈活性，同時射頻腔體頻率經過摸索設定之后便可寫入低電平系統的DSP程序中，進而完成自啟動功能，避免繁瑣的重復搜索操作。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現：

一種超導回旋加速器射頻腔體頻率調諧設備，包括DDS頻率合成單元、射頻腔體，低電平，DDS頻率合成單元連接低電平，低電平通過RF門控連接固態放大器，固態放大器連接定向耦合器，定向耦合器連接射頻腔體，射頻腔體連接功分器，功分器連接低電平；

射頻腔體內設置有調諧桿，調諧桿連接電機，并且電機連接至低電平，通過低電平進行控制。

進一步地，低電平包括調諧環路、幅度環路和狀態機，DDS頻率合成單元連接幅度環路，幅度環路通過RF門控連接固態放大器，調諧環路連接電機。

本實用新型的有益效果：