[发明专利]粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质

权利要求书

1.一种粒子加速器，包括注入器、斩束器以及加速器同步环，所述注入器与所述斩束器的一端相连，所述斩束器的另一端与所述加速器同步环相连，还包括快速电流互感器、模数转换器、脉冲计数器以及控制器；

所述快速电流互感器，安装于所述加速器同步环上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器；

所述模数转换器，连接在所述快速电流互感器与所述脉冲计数器之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器；

所述脉冲计数器，连接在所述快速电流互感器与所述控制器之间，设置为在采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时，将所述M个脉冲的脉冲周期求和作为参考时长，并将所述参考脉冲数和所述参考时长发送至所述控制器；

所述控制器，与所述脉冲计数器连接，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。

2.根据权利要求1所述的粒子加速器，还包括检测探针和同步环控制器；所述控制器与所述快速电流互感器相连，所述同步环控制器连接在所述控制器与所述加速器同步环之间；

所述检测探针，安装于所述加速器同步环上，设置为检测所述加速器同步环的电压相位作为加速器相位，并将所述加速器相位发送至所述控制器；

所述快速电流互感器，还设置为在有粒子通过时，获取粒子的束流相位，并将所述束流相位发送至所述控制器；

所述控制器，设置为将所述粒子能量与预设粒子能量进行比较，并在所述粒子能量小于所述预设粒子能量时，根据所述束流相位和所述加速器相位生成第一相位调整信号发送至所述加速器控制器；在所述粒子能量大于所述预设粒子能量时，根据所述束流相位和所述加速器相位生成第二相位调整信号发送至所述加速器控制器；

所述加速器控制器，设置为在接收第一相位调整信号时，调整所述加速器相位，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为加速相位阈值；在接收第二相位调整信号时，调整所述加速器相位，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为减速相位阈值；

其中，所述减速相位阈值与所述加速相位阈值相差180°。

3.一种加速器引出粒子能量的确定方法，应用于如权利要求1或2所述的粒子加速器，包括：

获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到；

根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度；

根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度，包括：

根据如下公式确定粒子在加速腔中的运动速度：

其中，v为所述粒子的运动速度，l₀为所述单脉冲运动长度，n为所述参考脉冲数，t为所述参考时长。

5.根据权利要求3所述的方法，在所述根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度之后，还包括：

根据所述采样脉冲信号的采样频率，确定参考时长精度值；根据所述参考时长精度值并结合所述参考脉冲数记忆单脉冲运动长度，确定所述粒子的运动速度区间；

根据所述运动速度区间以及所述粒子的静止质量，确定所述粒子的粒子能量区间。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量，包括：

根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子的运动质量；

根据所述运动质量和所述静止质量确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。