[发明专利]同步回旋加速器强磁场和高频变频的匹配方法

权利要求书

1.一种同步回旋加速器强磁场和高频变频的匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，计算磁场分布B；

S2，根据加速过程相空间接受度不变的要求，得到对应当前磁场分布的理想高频频率曲线f：

S3，通过调整旋转电容的叶片数N和/或旋转速度，得到与曲线f拟合度最好的高频频率曲线F；

S4，将步骤S2中的理想高频频率曲线与F相减获得△f；

S5，将△f和f代入公式Max│△f/f│中，得到比值结果是否小于10^-4；

S6，比值结果小于10^-4，则匹配结束；比值结果大于等于10^-4，则根据比值结果改变磁极面(2)使磁场分布发生改变，重复步骤S1至步骤S4的过程，直至磁场调整量△B满足△B/B＝△f/f，匹配结束；

粒子在加速过程中围绕同步粒子进行运动，使得处于加速器的E-φ纵向相空间接受度椭圆内，纵向相空间可用哈密顿量表示为：

其中，△E为E与同步粒子E_s的能量差，分别为粒子和同步粒子的加速相位，κ为加速器电磁场和同步粒子相关的参数；

公式(1)中的参数κ可用下列公式表示：

其中，q为粒子带电荷量，Γ为时间常数，h、V_d分别为高频谐波数和峰值电压，E_s、ω_s为同步粒子的能量和回旋频率；

公式(2)中的时间常数Γ可用下列公式表示：

其中，n、β_s分别为场指数和同步粒子动量常数。

2.根据权利要求1所述的同步回旋加速器强磁场和高频变频的匹配方法，其特征在于，结合公式(1)-公式(3)推导出加速过程中的纵向相空间面积为：

其中，A为磁场的磁矢势；

理想高频频率曲线f最终由下列公式获得：

物理上要求的纵向相空间最佳匹配为加速过程中纵向相空间接收度S不变，数学上可推导出同步粒子的加速相位随能量或时间的变化曲线，即获得相应强磁场分布要求的理想频率调制曲线。

3.根据权利要求1所述的同步回旋加速器强磁场和高频变频的匹配方法，其特征在于，旋转电容转子(7)转速V和旋转电容一个圆周内均布数量N之间的对应关系为F＝V·N/60，其中4≤N≤10，根据此对应关系获得与曲线f拟合度最好的高频频率曲线F。

4.根据权利要求1所述的同步回旋加速器强磁场和高频变频的匹配方法，其特征在于，任一半径位置r处需要调节的磁场量△B通过下列公式获得：

其中，B为该半径位置的磁场；根据△B的磁场强度，采用有限元模拟和磁场垫补算法转化为磁极面(2)需要的垫补量。