[發明專利]一種粒子加速器高頻低電平控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202210596774.X
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115003003B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 王志宇;付浩然;劉巍;喬志光;高建超;蔡曉葳;陳鑫;呂銀龍;馮雨
• 申請（專利權）人: 國電投核力電科（無錫）技術有限公司
• 主分類號: H05H7/02
• 分類號: H05H7/02
• 代理公司: 無錫三谷高智知識產權代理事務所(普通合伙) 32569
• 代理人: 陳勤

本發明公開了一種粒子加速器高頻低電平控制系統，包括：控制器，用于控制脈沖波發生器，實現相位調節；脈沖波發生器，與所述控制器連通，用于輸出脈沖信號；放大器，與所述脈沖發生器連通，用于將脈沖信號放大；定向耦合器，與所述放大器連通，用于對放大器入射、反射信號進行取樣；腔體，與所述定向耦合器連通，用于建立電場，實現對粒子束流的加速作用。通過設計定向耦合器和采集模塊實現對腔體信號和放大器入射、反射信號的取樣，傳送至控制器，由控制器根據低電平控制算法進行完成控制脈沖發生器的相位，通過控制電源的電壓幅度來調整放大器的輸出信號幅度，完成調整整個射頻鏈路的相位和幅度。

技術領域

本發明涉及粒子加速器技術領域，用于實現加速器高頻系統的幅度相位穩定控制。

背景技術

在粒子加速器工程應用中，需要射頻功率源，射頻功率源用于產生一個大功率的射頻信號，該信號用于送給加速腔，加速腔內建立高頻電場，實現對粒子束流的加速。這個過程中，射頻功率源的頻率、幅度、相位指標有非常高的要求。加速腔一般為窄帶諧振腔，帶寬通常較窄，同時加速腔隨著工作狀態(包括束流狀態和饋入的射頻功率的狀態)的不同，工作諧振頻率會發生一定的變化。一個加速器系統可能有多個加速腔，這些加速腔需要工作在相同的頻率下，互相之間有著較為嚴格的相位關系要求。

單獨的加速腔為了實現對束流的穩定加速，也需要對高頻電場的相位提出嚴格的控制要求。

如何設計一種能夠適應不同加速器用功率放大器類型的高效率的幅度、頻率、相位穩定控制系統，是加速器高頻控制系統的關鍵技術。

發明內容

發明目的：提供一種粒子加速器高頻低電平控制系統及其控制方法，以解決現有技術存在的上述問題。

技術方案：一種粒子加速器高頻低電平控制系統，包括：

控制器，用于控制脈沖波發生器，實現相位調節；

脈沖波發生器，與所述控制器連通，用于輸出脈沖信號；

放大器，與所述脈沖發生器連通，用于將脈沖信號放大；

定向耦合器，與所述放大器連通，用于對放大器入射、反射信號進行取樣；

腔體，與所述定向耦合器連通，用于建立電場，實現對粒子束流的加速作用。

通過設計定向耦合器和采集模塊實現對腔體信號和放大器入射、反射信號的取樣，傳送至控制器，由控制器根據低電平控制算法進行完成控制脈沖發生器的相位，通過控制電源的電壓幅度來調整放大器的輸出信號幅度，完成調整整個射頻鏈路的相位和幅度。

在進一步實施例中，所述脈沖波發生器連接加速器定時系統；

所述加速器定時系統為加速器系統設備提供工作所需的同步脈沖，各分系統設備按照一定的脈沖觸發時序進行工作。

所述加速器定時系統提供頻率參考信號給予脈沖波發生器；

所述頻率參考信號用于實現粒子加速器高頻低電平控制系統的相參；

所述脈沖發生器的工作頻率與頻率參考信號相參。

在進一步實施例中，所述放大器連接電源，通過調整放大器的工作電壓實現輸出功率的調整；

所述電源接通市電；

所述電源與控制器連通。

所述放大器包括D、E類放大器；所述電源為AC/DC電源；

AC/DC電源為電壓輸出可調電源，配合D、E放大器的特點，通過調整放大器工作電壓來實現輸出功率大小的調整。

在進一步實施例中，所述定向耦合器與所述控制器連通，用于將取樣的放大器入射、反射信號送往控制器；