[發明專利]高精密電磁組合測量方法及基于該方法的負氫回旋加速器

有效

• 申請號: 202011297102.6
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112098734B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 張天爵;呂銀龍;安世忠;殷治國;紀彬;賈先祿;魏素敏;葛濤;姚紅娟;邢建升;管鋒平;宋國芳;潘高峰;樊明武
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R29/14;H05H7/04;H05H13/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 卓凡

1.一種高精密電磁組合測量方法，該方法用于緊湊型高平均流強負氫回旋加速器，包括以下步驟：

步驟一、強流負氫離子束產生過程的測量；

步驟二、強流負氫離子束傳輸過程的測量；

步驟三、強流負氫離子束注入過程的測量；

步驟四、強流負氫離子束加速過程的測量；

步驟五、強流負氫離子束引出過程的測量；

其特征在于：

所述步驟一強流負氫離子束產生過程的測量，包括以下環節：

主磁鐵軸線與離子源注入線嚴格同軸、主磁鐵組件中心點與中心區的中心點嚴格重合的測量；

所述步驟二強流負氫離子束傳輸過程的測量，包括以下環節：

主磁鐵軸線與離子源注入線嚴格同軸、主磁鐵組件中心點與中心區的中心點嚴格重合的測量；

中心區與離子源注入線6D相空間束流匹配度的測量；

所述步驟三強流負氫離子束注入過程的測量，包括以下環節：

主磁鐵軸線與離子源注入線嚴格同軸、主磁鐵組件中心點與中心區的中心點嚴格重合的測量；

中心區與離子源注入線6D相空間束流匹配度的測量；

中心區磁場分布與中心區電極結構配合度的測量；

所述步驟四強流負氫離子束加速過程的測量，包括以下環節：

主磁鐵高能區最大磁場強度1.35T的測量；

主磁鐵開孔和高真空度綜合效益的測量；

高頻系統改變電感中心位置提高圈能量增益的測量；

所述步驟五強流負氫離子束引出過程的測量，包括以下環節：

引出區邊緣場和束流引出軌道束流光學匹配度的測量。

2.根據權利要求1所述一種高精密電磁組合測量方法，其特征在于：

所述環節主磁鐵軸線與離子源注入線嚴格同軸、主磁鐵組件中心點與中心區的中心點嚴格重合的測量，具體如下：

在主磁鐵的加工安裝過程中，采用加工與裝配穿插作業，裝配時不斷用激光跟蹤儀檢測設備對零件關鍵點進行檢測與確定，既要保證離子源注入線軸線與主磁鐵軸線同軸技術要求，同軸偏差不超過0.1mm，又要保證主磁鐵中心與中心區的中心的嚴格重合、偏差不大于0.1mm，然后通過霍爾效應器件來測量磁場的分布，測量磁場均勻性和對稱性。

3.根據權利要求1所述一種高精密電磁組合測量方法，其特征在于：所述環節中心區與離子源注入線6D相空間束流匹配度的測量，具體過程如下：

1）強流負氫離子源產生的高亮度負氫離子束流與縱向相空間的高頻聚束器匹配測量，通過頻譜測量裝置測量聚束器的高頻頻率和回旋加速器的高頻頻率；

2）強流負氫離子源產生的高亮度負氫離子束流與橫向聚焦力的螺線管透鏡和三單元四極透鏡匹配測量，基于霍爾效應器件測量匹配磁場；

3）傳輸的高亮度負氫離子束流與縱向和橫向深度耦合的螺旋形靜電高壓偏轉板匹配測量，進行中心區電場的電場分布測量；進行螺旋形靜電高壓偏轉板的電壓測量和電壓分布測量；

4）傳輸的高亮度負氫離子束流與回旋加速器中心區靜態磁場等效的6D相空間穩定區之間的6D相空間匹配測量。

4.根據權利要求1所述一種高精密電磁組合測量方法，其特征在于：所述環節中心區磁場分布與中心區電極結構配合度的測量，具體過程如下：

1）中心區電極結構和磁聚焦結構零部件的測量以及彼此相結合的測量，中心區電磁場特性的測量；

2）通過采用霍爾效應測試裝置和核磁共振（NMR）裝置來測量主磁鐵磁體形成的磁場分布的測量，來實現共同提供足夠強的軸向聚焦的測量；

3）軸向聚焦保證軸向可接受加速最大束團內粒子的軸向振蕩幅度小于5mm的測量。

5.根據權利要求1所述一種高精密電磁組合測量方法，其特征在于：所述環節的主磁鐵高能區最大磁場強度的測量，具體過程如下：

加速器磁鐵結構形成的磁場在高能區最大不超過1.35T的測量，是通過霍爾效應裝置的高精度電磁感應法的磁場測量裝置測量高能區磁場分布獲得的，通過該方法對數函數地降低了負氫束流的洛倫茲剝離損失，保證了強磁場引起的洛侖茲剝離導致的束流損失控制在0.5%以內。