[發(fā)明專利]一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110800182.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN113673079A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧小龍;姚澤恩;徐大鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 尹潔芳

1.一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1：建立脈沖中子發(fā)生器及其束流脈沖成形系統(tǒng)的束線設(shè)計(jì)方案；

S2：根據(jù)步驟S1建立的束線設(shè)計(jì)方案建立PIC仿真模型；

S3：根據(jù)PIC仿真模型設(shè)置束流脈沖成形系統(tǒng)的仿真參數(shù)，計(jì)算結(jié)果；

S4：對(duì)仿真模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證未通過，則調(diào)整模型；若驗(yàn)證通過，則完成PIC仿真模型原型的構(gòu)建；

S5：重復(fù)步驟S3和S4，對(duì)束流脈沖成形系統(tǒng)PIC仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，直到PIC仿真模型具有足夠的精度來(lái)設(shè)計(jì)束流納秒脈沖成形系統(tǒng)為止。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S1中的脈沖中子發(fā)生器包括高壓平臺(tái)、離子源、加速管、地電極、三單元四極磁透鏡、開關(guān)磁鐵、螺線管透鏡、切束器、聚束器、供電系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)靶，所述切束器由一對(duì)平行掃描板和選束法蘭組成，所述聚束器采用雙間隙聚束結(jié)構(gòu)；所述束流脈沖成形系統(tǒng)包括切束器、聚束器和供電系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述脈沖中子發(fā)生器的具體工作過程為：所述離子源產(chǎn)生的氘束流經(jīng)加速管加速至能量400keV，經(jīng)三單元四極磁透鏡橫向聚焦、開關(guān)磁鐵偏轉(zhuǎn)后，束流進(jìn)入脈沖束線，再經(jīng)三單元四極磁透鏡橫向聚焦后，進(jìn)入切束器，在切束器內(nèi)部的掃描板高頻電場(chǎng)作用下，束流掃描前進(jìn)，選束法蘭阻止掃描至選束孔徑外的束流，通過選束孔的部分束流形成長(zhǎng)脈沖束團(tuán)，長(zhǎng)脈沖束團(tuán)經(jīng)聚束器縱向聚焦作用后，在旋轉(zhuǎn)靶位置形成縱向焦點(diǎn)，螺線管透鏡橫向聚焦束團(tuán)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S3中PIC仿真模型的初始參數(shù)為：氘離子的質(zhì)量為2，電荷量為1，能量為400keV，束流強(qiáng)度為0.25mA，束流直徑為4mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述平行掃描板和選束法蘭均由不銹鋼材料制成，且所述平行掃描板包括上掃描板和下掃描板，上掃描板施加高頻電場(chǎng)，下掃描板接地，從而在上下掃描板之間形成高頻電場(chǎng)，選束法蘭接地，所述上掃描板施加正弦高頻電壓V(t)，其表達(dá)式為

V(t)＝V₍₀₎sin(ωt)

式中：V₍₀₎為高頻電壓幅值，ω為角頻率，t為時(shí)間。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種束流納秒脈沖成形系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述聚束器中間的圓筒電極接高頻電源，兩側(cè)的圓筒電極分別接地，電極由不銹鋼材料制成。聚束器的中間電極高頻電壓V_b(t)表達(dá)式為

V_b(t)＝V_b0sin(ω_bt+φ)

式中：V_b0為高頻電壓幅值，ω_b為角頻率，t為時(shí)間，φ為初始相位。