[發明專利]場穩定性調諧方法

有效

• 申請號: 202210287286.0
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114641121B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 于旭東;雷鈺;邢慶子;鄭曙昕;馬鵬飛;王帥;王學武
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H05H7/22
• 分類號: H05H7/22;H05H9/00;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.一種場穩定性調諧方法，用于阿爾瓦列茲型漂移管直線加速器，其中，所述阿爾瓦列茲型漂移管直線加速器的各個加速間隙分別構成一個加速單元，該方法包括：

步驟S1：為所述阿爾瓦列茲型漂移管直線加速器構建傳輸線模型，所述傳輸線模型將漂移管、支撐桿和桿耦合器結構等效為傳輸線等效電路中的阻抗參量，能夠根據各桿耦合器插入深度得出直線加速器腔體的工作模式頻率(f₀)以及各加速單元的電場分布(V)；

步驟S2：將桿耦合器插入直線加速器的腔體，不斷測量腔體的傾斜敏感度并根據基于所構建的傳輸線模型從當前桿耦合器插入深度出發向傾斜敏感度最小的方向進行的迭代計算結果調節桿耦合器插入深度，直至得出傾斜敏感度達到要求時的各桿耦合器插入深度,

其特征在于，

所述步驟S1包括：

步驟S11：測量直線加速器在腔體不插入桿耦合器的狀態下的工作模式頻率(f₀)，將測量值作為傳輸線模型中所有加速單元的局部頻率(f_0n)；

步驟S12：根據加速單元長度L_i構建無支撐桿和桿耦合器的傳輸線模型并基于該傳輸線模型為工作模式頻率(f₀)附近的若干組各加速單元的局部頻率(f_0n)計算出若干組各加速單元的電壓分布計算值；

步驟S13：測量直線加速器在腔體不插入桿耦合器狀態下的各加速單元的實際電壓分布，得到各加速單元的電壓分布測量值，將與所測得的各加速單元的電壓分布測量值最接近的各加速單元的電壓分布計算值所對應的各加速單元的局部頻率確定為新的各加速單元的局部頻率(f_0n)；

步驟S14：將傳輸線模型中的各加速單元的局部頻率替換為步驟S13中所確定的新的各加速單元的局部頻率(f_0n)；

步驟S15：測量直線加速器腔體在不插入桿耦合器狀態時的工作模式相鄰橫磁模式頻率，以得到TM011頻率的頻率測量值；

步驟S16：在傳輸線模型中加入支撐桿等效電感，在基于支撐桿、漂移管幾何尺寸確定的支撐桿等效電感理論值上、下的預定范圍內按照預定的支撐桿等效電感步長選取若干組支撐桿等效電感理論值，基于這些組支撐桿等效電感理論值計算工作模式相鄰橫磁模式頻率，得到若干工作模式相鄰橫磁模式頻率計算值，將與步驟S15中測得的工作模式相鄰橫磁模式頻率測量值最接近的工作模式相鄰橫磁模式的頻率計算值所對應的支撐桿等效電感理論值作為傳輸線模型的支撐桿等效電感；

步驟S17：在直線加速器腔體中等深插入各根桿耦合器，測量直線加速器的最高桿耦合器模式頻率和各加速單元的電壓分布，得到最高桿耦合器模式頻率的測量值和各加速單元的電壓分布測量值；

步驟S18：在傳輸線模型中加入桿耦合器等效電感，將傳輸線模型中的各桿耦合器頻率f_pn設為最高桿耦合器模式頻率的測量值，在基于桿耦合器幾何尺寸確定的各桿耦合器等效電感理論值上、下的預定范圍內按照預定的桿耦合器等效電感步長選取若干組桿耦合器等效電感理論值，基于這些組桿耦合器等效電感理論值計算各加速單元的電壓分布，得到若干組各加速單元的電壓分布計算值，將與步驟S17中測得的各加速單元的電壓分布測量值最接近的電壓分布計算值所對應的桿耦合器等效電感作為傳輸線模型的桿耦合器等效電感；

步驟S19：在直線加速器腔體中以若干不同插入深度等深插入桿耦合器，測量直線加速器腔體等深插入桿耦合器后的最高桿耦合器模式頻率隨桿耦合器插入深度的變化曲線，對該曲線進行擬合，將傳輸線模型中各最高桿耦合器模式頻率依據所擬合的曲線替換為桿耦合器插入深度，

所述步驟S2包括：

步驟S21：將桿耦合器插入直線加速器的腔體，記錄各桿耦合器的初始插入深度，測量腔體傾斜敏感度以得到傾斜敏感度當前測量值；

步驟S22：根據步驟S1所構建的傳輸線模型計算各桿耦合器的當前插入深度上、下的預定范圍內按照預定步長選取的各桿耦合器的插入深度的所有可能組合所對應的傾斜敏感度，確定最小的傾斜敏感度所對應的各桿耦合器插入深度l_s,n；

步驟S23：根據步驟S1所確定的傳輸線模型計算出各桿耦合器的當前插入深度上、下的所述預定范圍內按照所述預定步長選取的各桿耦合器的插入深度的所有可能組合所對應的傾斜敏感度，確定最接近傾斜敏感度當前測量值的傾斜敏感度所對應的各桿耦合器插入深度l_e,n；

步驟S24：以步驟S22中確定的最小的傾斜敏感度所對應的各桿耦合器插入深度l_s,n與步驟S23中確定的最接近傾斜敏感度當前測量值的傾斜敏感度所對應的各桿耦合器插入深度l_e,n之差Δl_n作為調節量對各桿耦合器插入深度進行調節，然后測量腔體傾斜敏感度，得到傾斜敏感度當前測量值；

步驟S25：判斷傾斜敏感度當前測量值是否達到要求，若是，則結束對各桿耦合器插入深度的調節，若否，則基于各桿耦合器的當前插入深度從步驟S22或S23起重復上述步驟至步驟S25。