[發明專利]強磁場高頻場耦合測試法和基于該方法的超導回旋加速器

有效

• 申請號: 202011297103.0
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112098735B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 張天爵;王川;李明;崔濤;殷治國;紀彬;邢建升;呂銀龍;張素平;葛濤;賈先祿;盧曉通;尹蒙;溫立鵬;管鋒平;蔡紅茹;劉景源;王飛;朱曉鋒
• 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;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

1.一種強磁場高頻場耦合測試法，該測試法用于小型化、高劑量中能超導回旋加速器，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、強磁場高頻場的整體參數的匹配設置測試；

具體過程為：

采用核磁共振（NMR）裝置和霍耳效應器件，在加速器中心點測量磁場的大小，保證磁場的穩定和磁感應強度范圍為2.0T~2.5T；

借助核磁共振（NMR）裝置和使用感應裝置，進行磁場分布的繪制；采用X射線探測儀進行電場分布的測量；測試加速器電磁場的四重對稱性；

采用頻率測量裝置測量高頻場的頻率，確保高頻場的頻率范圍為60MHz~90MHz；測量諧波數，確保值為2，誤差在萬分之0.5范圍內；從而使四組高頻腔中間耦合使得兩對高頻場的相位相差180度，正好使束流經過下一組高頻腔時處于0度相位；

步驟二、平衡高頻電壓對稱性和軸向聚焦的匹配設置測試；

具體過程為：

測試減小磁極的螺旋度后的軸向聚焦Vz、將軸向聚焦Vz控制在0.15~0.20的范圍；

采用X射線探測儀進行電場分布的測量，測試減小磁極螺旋度后，腔體入口和出口高頻場的電壓對稱性；

測試腔體入口和出口高頻場的電壓對稱性提高后加速器劑量率；

步驟三、磁場與高頻系統和工作路徑間的匹配設置測試；

具體過程為：

基于加速器電磁場特性的測量，給出加速器的工作路徑和低能區、高能區穿越的共振線；

測量小半徑和大半徑高頻場的電壓提高后的加速器劑量率；

步驟四、離子源與中心區高頻腔的匹配設置測試；

具體過程為：

測量離子源等離子室的內徑、開口寬度和開口高度，確保三個尺寸分別為1~2mm、1~2mm和2~3mm；測量離子源等離子室的外部輪廓與高頻電極的距離，確保離子源等離子室的外部輪廓與高頻電極保持平行；

測量離子源等離子室的開口與高頻電極的距離，確保該距離為4~6mm；測量第一個高頻電極的電壓，確保該電壓在60~80kV范圍；基于電壓測量，進行高頻電壓的臨界測試，確保中心區電壓遠離打火區域；

步驟五、中心區高頻腔與主磁鐵芯柱的匹配設置測試；

具體過程為：

調整中心區主磁鐵芯柱臺階的高度，進行電磁場特性的測量，使得束流進入加速器間隙時選擇正的滑相；

測量調整主磁鐵芯柱臺階高度后束流進入加速器間隙和出加速器間隙時的高頻場的電壓，確保束流進入加速器間隙時的高頻場的電壓大于束流出加速器間隙時的高頻場的電壓，也就是高頻場的電壓隨相位或時間是下降的；

測量束流經過加速器間隙的前半部分和后半部分的高頻場的電壓，確保束流經過加速器間隙的前半部分的高頻場的電壓大于后半部分的高頻場的電壓，進行束流的聚焦性能測試，確保前半部分聚焦的力更大，后半部分散焦的力較小，總體是一個聚焦的作用；

所述的高頻系統包括高頻腔和高頻電路。