[發明專利]一種回旋加速器腔體加速電壓測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202310277043.3
• 申請日: 2023-03-21
• 公開（公告）號: CN116298468A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 付浩然;王志宇;劉巍;雷鈺;盧曉通;趙夏青;呂銀龍;馮雨;張聰敏
• 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: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 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

本發明涉及粒子加速器領域，公開了一種回旋加速器腔體加速電壓測量系統及測量方法，所述系統包括：射頻前端模塊，完成AD模塊輸入信號的濾波、衰減，DA模塊輸出信號的濾波、放大；AD模塊，完成經過射頻前端處理后輸入信號的數字化；DA模塊，完成經過反饋處理后的輸出信號模擬化；信號處理模塊，完成AD模塊和DA模塊控制、幅相檢測、調諧電機控制以及腔體電壓測量，并通過以太網完成和顯控單元的數據交互；顯控單元。本發明通過設計回旋加速器腔體電壓測量系統，可以在線測量腔體Q值，計算高頻腔體并聯分路阻抗，通過測量腔體內部功耗，從而計算出當前腔體電壓值。

技術領域

本發明涉粒子加速器領域，具體是一種回旋加速器腔體加速電壓測量系統及測量方法。

背景技術

回旋加速器（英文：Cyclotron）它是利用磁場和電場共同使帶電粒子作回旋運動，在運動中經高頻電場反復加速的裝置，是高能物理中的重要儀器。

伴隨著核技術的應用，其在醫學、材料科學、生物學等領域應用越來越廣泛。

回旋加速器高頻系統是回旋加速器重要組成部分，高頻諧振腔為粒子加速提供電場，腔體的射頻電壓難于直接測量，以往國內外各回旋加速器諧振腔腔體電壓的標定方法主要是通過韌致輻射法來標定，由于韌致輻射法測量過程比較復雜，且測量成本較高。

發明內容

發明目的：提供一種回旋加速器腔體加速電壓測量系統及測量方法，以解決現有技術存在的上述問題。

技術方案：一種回旋加速器腔體加速電壓測量系統，包括：

射頻前端模塊，完成AD模塊輸入信號的濾波、衰減，DA模塊輸出信號的濾波、放大；

AD模塊，完成經過射頻前端處理后輸入信號的數字化；

DA模塊，完成經過反饋處理后的輸出信號模擬化；

信號處理模塊，完成AD模塊和DA模塊控制、幅相檢測、調諧電機控制以及腔體電壓測量，并通過以太網完成和顯控單元的數據交互；

顯控單元，用于顯示數據及操控電壓測量系統。

在進一步實施例中，所述輸入信號包括腔體取樣信號、入射取樣信號、反射取樣信號。

在進一步實施例中，所述輸出信號包括射頻輸出信號。

一種回旋加速器腔體加速電壓測量方法，包括：

通過CST仿真得到仿真并聯分路阻抗和無載的比值 K；

通過CST計算得到理論腔體并聯分路阻抗值和無載，并聯分路阻抗和無載的比值為

校準電壓測量系統的腔體取樣端口取樣幅度值，測量整個取樣電纜損耗和取樣端口衰減值；

啟動電壓測量系統工作，通過腔體工作點搜索，逐步完成調諧閉環和幅度閉環；

通過腔體阻尼振蕩時間計算回旋加速器工作時熱態 Q值，通過AD取樣值擬合計算得到實際腔體損耗功率；

計算得到腔體電壓值。

在進一步實施例中，還包括：

對矢量網絡分析儀進行校準，通過將矢量網絡分析儀端口1連接腔體射頻饋入端口，矢量網絡分析儀端口2連接腔體取樣端口，測得腔體取樣的衰減值，即為取樣端口衰減值；

測量腔體取樣端口至射頻控制系統的電纜衰減值，分別用矢量網絡分析儀端口1和端口2連接電纜兩端，測得電纜衰減值為，即為取樣電纜損耗。

在進一步實施例中，還包括：

利用功率計校準信號源，信號源輸出從-20dBm~+10dBm依次間隔1dB變化獲得Table1，利用功率計測得信號源實際輸出功率值Table2；