[发明专利]基于产生扭摆轨道的磁铁组件的回旋加速器径向聚焦方法

说明书

本发明提出了一种基于产生扭摆轨道的磁铁组件的回旋加速器径向聚焦方法，包括：步骤一、在某一能量下，正向偏转磁铁的磁场与反向偏转磁铁的磁场共同来实现该回旋加速器的等时性；步骤二、设置该磁铁组件各个磁铁的磁场强度为半径方向的多项式；本发明通过采用在某一能量下，正向偏转磁铁的磁场与反向偏转磁铁的磁场共同来实现该回旋加速器的等时性的方法，使得在低能量时、或者能量一定的情况下，仍然能够将磁场强度大幅度增高，与现有技术受等时性限制，磁场强度增加必须同时提高能量进而提高M値的方法相比，提高磁场强度不受限制，加大了磁场强度随半径增加的斜率，在实现等时性的同时，满足径向聚焦的要求。

技术领域

本发明属于加速器技术领域，尤其涉及一种高阶、高精度磁场提高等 时性回旋加速器径向聚焦力的方法。

背景技术

磁场轴向分量强度的梯度为正的磁场会对带电粒子产生径向的聚焦效 果。现有等时性回旋加速器设计技术中，磁场轴向分量强度的梯度虽为正 但梯度的大小却受限于等时性条件，最终的径向聚焦效果为每一圈带电粒 子振荡次数约等于洛伦兹因子。随着带电粒子的加速，粒子在加速器每一 圈振荡次数(洛伦兹因子)接近整数，产生强烈共振，造成束流丢失，即 限制了回旋加速器束流能量的进一步提高，导致束流引出能量小于1GeV。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于高梯度产生扭摆轨道的磁 铁组件的回旋加速器径向聚焦力方法，目的在于实现等时性的同时，满足 径向聚焦的要求。

本发明为解决其技术问题，采用以下技术方案：

一种基于产生扭摆轨道的磁铁组件的回旋加速器径向聚焦方法，该产 生扭摆轨道的磁铁组件包括两个正向偏转磁铁、一个反向偏转磁铁、两个 长漂移节，两个短漂移节；所述反向偏转磁铁位于两个正向偏转磁铁中间、 且反向偏转磁铁为沿垂直方向与正向偏转磁铁磁极方向相反的磁铁；所述 长漂移节位于该磁铁组件沿圆周方向两侧的无磁场空间，所述两个短漂移 节分别位于该磁铁组件内部正、反向偏转磁铁之间的无磁场空间；所述正、 反向偏转磁铁均为开口朝向加速器圆心的蹄型磁铁，且该蹄型磁铁的磁气 隙结构的距离随加速器半径加长而缩短，其特点是：该回旋加速器径向聚 焦力方法包括以下步骤：

步骤一、在某一能量下，正向偏转磁铁的磁场(B_positive)与反向偏转磁 铁的磁场(B_negtive)共同来实现该回旋加速器的等时性。

步骤二、设置该磁铁组件各个磁铁的磁场强度为半径方向的多项式；

所述步骤一的正向偏转磁铁的磁场(B_positiv)e与反向偏转磁铁的磁场 (B_negtive)共同来实现该回旋加速器的等时性的等时性，具体为：正向偏转 磁铁与反向偏转磁铁的磁场满足如下等式：

B_positive·L_positive+B_negtive·L_negtive＝B_av·L_orbit；

其中，L_positive为正向偏转磁铁的长度，L_negtive为反向偏转磁铁的长度，B_av为满足等时性的平均磁场，L_orbit为该能量下的轨道总长度；

所述的正向偏转磁铁的长度或反向偏转磁铁的长度为粒子沿着加速器 圆周方向穿过正向偏转磁铁或反向偏转磁铁的长度；

所述L_orbit的轨道总长度为一个周期性产生扭摆轨道的磁铁组件沿着加速 器圆周方向的总长度，包括两个长漂移节的长度、两个正向偏转磁铁的长度、 一个反向偏转磁铁的长度、正、反向偏转磁铁之间的两个短漂移节的长度之 和。