一种同步加速器的控制方法与流程

技术特征：
1.一种同步加速器的控制方法，其特征在于，包括：通过射频电场将带电粒子加速到第一引出能量；提升射频电场的电压值至减速电压值；转变射频电场的同步相位使得射频电场对带电粒子施加与其运动方向相反的作用力，维持减速电压值使得带电粒子的能量下降直至带电粒子的能量从第一引出能量降低至第二引出能量。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将提升射频电场的电压值至减速电压值的过程中，二极铁的磁场强度不变，聚焦四极铁的磁场强度上升或散焦四极铁的磁场强度下降，六极铁的磁场强度下降。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在带电粒子的能量从第一引出能量降低至第二引出能量的过程中，二极铁的磁场强度逐渐降低，聚焦四极铁或散焦四极铁的磁场强度逐渐降低，六极铁的磁场强度保持不变。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：带电粒子的能量从第一引出能量降低至第二引出能量后，降低射频电场的电压值，改变射频电场的同步相位使得射频电场不再对带电粒子进行减速，以将带电粒子维持在第二引出能量；在带电粒子的能量降低至第二引出能量后，二极铁的磁场强度停止下降，聚焦四极铁的磁场强度降低或散焦四极铁的磁场强度升高，同时提升六极铁的磁场强度。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括将束流中的带电粒子维持在第二引出能量达到第二引出时间段，在该第二引出时间段内引出部分束流。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，二极铁、四极铁、六极铁的磁场强度在随时间变化时按照以下算式变化：其中，b
i
为变化前的磁场的强度值，b
f
为变化后的磁场的强度值，t
r
为变化总时长，b(t)为在时刻t时的磁场的强度值，t为时刻。7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，采用下列算式来计算射频电场的频率：其中()为二极铁磁场，为二极铁的偏转半径，为真空中光速，为带电粒子的电荷量，为带电粒子的静止能量，为同步加速器的等效半径。8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，采用以下算式计算射频电场的相位：
其中，v(t)为射频电场的电压，为二极铁磁场随时间的变化率，φ为随时间t变化的相位，ρ为二极铁的偏转半径，r为同步加速器的等效半径。9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：提升射频电场的电压值至减速电压值，在此过程中，二极铁的磁场强度不变，聚焦四极铁的磁场强度上升或散焦四极铁的磁场强度下降，六极铁的磁场强度下降；转变射频电场的同步相位使得射频电场对带电粒子施加与其运动方向相反的作用力，维持减速电压值使得带电粒子的能量下降直至带电粒子的能量从第二引出能量降低至第三引出能量，二极铁的磁场强度逐渐降低，聚焦四极铁或散焦四极铁的磁场强度逐渐降低，六极铁的磁场强度保持不变；降低射频电场的电压值，改变射频电场的同步相位使得射频电场不再对粒子进行减速，以将带电粒子维持在第三引出能量。10.根据权利要求2或9所述的控制方法，其特征在于，六极铁的磁场强度下降至下降前的磁场强度的0～50％。

技术总结
一种同步加速器的控制方法，其包括：通过射频电场将带电粒子加速到第一引出能量；提升射频电场的电压值至减速电压值；转变射频电场的同步相位使得射频电场对带电粒子施加与其运动方向相反的作用力，维持减速电压值使得带电粒子的能量下降直至带电粒子的能量从第一引出能量降低至第二引出能量。先将射频电场的电压值进行提升，将射频电场的电压值保持在该较高的电压值下对带电粒子进行减速，可以降低束流在降低到第二引出能量过程中的纵向引起的损失。在提升射频电场的电压的同时，将聚焦四极铁的磁场强度上升或散焦四极铁的磁场强度下降，六极铁的磁场强度下降，可以降低束流在降低到第二引出能量过程中横向引起的损失。在降低到第二引出能量过程中横向引起的损失。在降低到第二引出能量过程中横向引起的损失。


技术研发人员：郑曙昕 叶文博 姚红娟 王学武
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2021/11/21