[发明专利]一种同步加速器中合并束团的方法和系统

说明书

本发明属于加速器领域，涉及一种同步加速器中合并束团方法，包括以下步骤：S1.高频系统的工作频率为束流的回旋频率的2ⁿ倍，即谐波数为2ⁿ，记录高频系统的电压，此时束团个数为2ⁿ，其中n为正整数；S2.通过调节高频系统的电压，将束团个数降低为2ⁿ/2；S3.重复步骤S2，直到将束团个数降低至1，实现束团合并。其相比散束方法的主要优势在于能过降低单束团产生所花的时间，并最终束团长度可以在很大程度上可控。

技术领域

本发明是关于一种同步加速器中合并束团的方法和系统，属于加速器技术领域。

背景技术

同步加速器根据粒子的加速度控制磁场的频率和加速电场，在保持加速粒子轨道半径恒定的同时通过谐振高频腔对粒子进行加速，相比传统线性加速器和回旋加速器，在同步加速器中可以达到更高的能量。然而，当注入能量较低时，束流在同步加速器中的回旋频率远低于高频系统频率的下限，此时，如果高频系统工作在一次谐波则无法实现束流的加速，因此，必须使得高频系统的工作频率为束流在同步加速器中回旋频率的整数倍，该整数即为谐波数。

当束流被工作在高次谐波的高频系统加速到预期能量后，同步加速器中有多个束团，其数目和谐波数相同，但同步加速器对束流快引出的要求是环中束团数目为一个，即单束团引出。现有技术中通常采用以下方式满足单束团引出要求：当束流达到预期能量后，首先通过逐步降低高频系统电压到较低值，用以将多个束团逐步散成连续束，然后再将高频系统电压在一次谐波情况下逐渐增加，用以将散开的连续束俘获成单束团。这种方法可以将任何数目的束团变成单个束团，但为了控制整个过程中纵向发射度的增长，散束和俘获过程必须满足绝热条件，绝热条件要求散束时间和俘获时间要远远长于纵向振荡周期，因此，采用上述方法产生单束团会延长机器运行周期，降低有效供束时间，最终降低有效实验时间；而且，通过再俘获方式产生的单个束团的长度约为环周长的1/2-1/3，很难对束团长度进行调节。对于周长较长的同步加速器，长的束团会增加引出元件尤其是踢轨磁铁kicker平台的时间，进而增加设计难度和运行稳定度。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种同步加速器中合并束团的方法和系统，其相比散束方法的主要优势在于能降低单束团产生所花的时间，并使得最终束团长度可以在很大程度上可控。

为实现上述目的，本发明提供了一种同步加速器中合并束团的方法，包括以下步骤：S1.将高频系统的工作频率设定为束流的回旋频率的2ⁿ倍，记录高频系统的电压，此时束团个数为2ⁿ，其中n为正整数；S2.通过调节高频系统的电压值，将束团个数降低为2ⁿ/2；S3.重复步骤S2，直到将束团个数降低至1，实现束团合并。

进一步，步骤S2中调节高频系统的电压的具体过程为：设此时高频系统的电压值为V_i，i为高频系统的谐波数，将V_i在时间t_i内降低到腔体激活电压值，同时在时间t_i内，将工作于谐波数为i/2高频系统的电压从腔体激活电压值上升到V_i/2，此时，束团个数从i变为i/2。

进一步，通过调整电压值V_i和时间t_i来提高束团的均匀性。

本发明还公开了一种同步加速器中合并束团系统，包括：电压检测模块，用于将高频系统的工作频率设定为束流的回旋频率的2ⁿ倍，2ⁿ为谐波数，记录高频系统的电压，此时束团个数为2ⁿ，其中n为不等于1的正整数；电压调节模块，用于通过调节高频系统的电压值，将束团个数降低为2ⁿ/2，重复调节高频系统的电压值，直到将束团个数降低至1，实现束团合并。