[发明专利]加速器超导腔的自激稳定控制方法、系统和存储介质

说明书

本发明公开了一种加速器超导腔的自激稳定控制方法、系统和存储介质。一种加速器超导腔的自激振荡式射频稳定控制系统，包括：外部参考源、控制器组合、放大器、定向耦合器、超导腔和超导腔调谐装置；外部参考源用于生成超导腔的目标振荡信号；放大器用于将自激振荡信号放大后输入定向耦合器；定向耦合器用于检测放大器输入信号和超导腔反射信号的功率，并将检测结果反馈至控制器组合；控制器组合用于控制超导腔产生与目标振荡信号相同的自激振荡信号，并检测超导腔产生的自激振荡信号，并控制超导腔调谐装置对超导腔进行调谐，以使自激振荡信号与目标振荡信号相同。使得超导腔内可以产生稳定的自激振荡信号，提高应用超导腔的加速器的可靠性。

技术领域

本发明实施例涉及粒子加速技术，尤其涉及一种加速器超导腔的自激稳定控制方法、系统和存储介质。

背景技术

超导加速器是用超导性的加速腔或超导性的主磁体建成的加速器。其中，利用超导加速腔可以在很小的微波功率下产生很强的加速电场，可大大缩减加速器的尺寸，降低加速器的功率消耗，使超导加速器在经济上和技术上具有巨大的优越性。

超导腔具有极高的品质因数(Q值)，一般大于10⁹。高的Q值意味着窄的工作带宽，因此需要超导腔的谐振频率稳定。但超导腔对腔体本身谐振频率的变化很敏感，温度的变化和振颤都会引起超导腔的谐振频率发生变化，非常容易出现的谐振频率漂移。另外，束流在被超导腔加速的过程中会带走超导腔内存储的高频功率，从而造成腔体电场下降。超导腔体内的电场幅度，相位的波动使后续的束团不能得到有效的加速，对束流品质产生影响。

因此，如何根据高Q值超导腔的特点，对加速器超导腔的频率、幅度、相位进行稳定控制，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种加速器超导腔的自激稳定控制方法、系统和存储介质，使得超导腔内可以产生稳定的自激振荡信号，提高应用超导腔的加速器的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种加速器超导腔的自激振荡式射频稳定控制系统，包括：外部参考源、控制器组合、放大器、定向耦合器、超导腔和超导腔调谐装置；

所述外部参考源与所述控制器组合连接，所述外部参考源用于生成所述超导腔的目标振荡信号；

所述控制器组合用于控制所述超导腔产生与所述目标振荡信号相同的自激振荡信号；

所述放大器与所述控制器组合连接，所述放大器用于将所述自激振荡信号放大后输入所述定向耦合器；

所述定向耦合器连接于所述放大器和所述超导腔之间，所述定向耦合器用于检测所述放大器输入信号和所述超导腔反射信号的功率，并将检测结果反馈至所述控制器组合；

所述控制器组合还与所述超导腔连接，用于检测所述超导腔产生的自激振荡信号，并控制所述超导腔调谐装置对所述超导腔进行调谐，以使所述自激振荡信号与所述目标振荡信号相同。

在第一方面一种可能的实现方式中，所述控制器组合包括自激控制环路、幅度调谐环路、频率调谐环路和相位调谐环路；

所述自激控制环路用于控制所述超导腔产生自激振荡信号；

所述幅度调谐环路用于根据从所述超导腔检测的自激振荡信号，控制所述自激振荡信号的幅度与所述目标振荡信号相同；

所述相位调谐环路用于根据从所述超导腔检测的自激振荡信号，控制所述自激振荡信号的相位与所述目标振荡信号相同；

所述频率调谐环路用于根据从所述定向耦合器反馈的信号，控制所述超导腔调谐装置对所述超导腔的尺寸进行机械调谐，以使所述自激振荡信号频率与所述目标振荡信号频率相同。