專利名稱：緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緊湊型回旋加速器的研究技術(shù)，具體涉及一種緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法。
背景技術(shù)：
采用外部離子源和軸向注入系統(tǒng)的緊湊型強流回旋加速器在核物理研究和核醫(yī)學等各種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近30年內(nèi)很多 國外實驗室和公司都開展用于科研或者是核醫(yī)學的緊湊型強流回旋加速器的研制工作，如加拿大TRIUMF的TR30回旋加速器、比利時IBA公司的CYCLONE系列回旋加速器、意大利INFN實驗室的超導回旋加速器等，另外還有加拿大的EBCO公司、美國的GE和CTI等公司也都在進行應(yīng)用于核醫(yī)學的強流回旋加速器的研制，并在中國開拓了市場。緊湊型強流回旋加速器的理論研究中束流發(fā)射度匹配是關(guān)鍵性技術(shù)，如果沒有進行很好匹配的話，將會導致束流在加速器中的有效發(fā)射度增長，進而造成能散的增長和束流損失。尤其是中心區(qū)的設(shè)計，它是束流從低能(外部離子源的引出束流動能大多為keV量級)到一定高能量(MeV量級)的過渡區(qū)域，需要考慮與整個機器的發(fā)射度匹配以及其與低能注入束流的匹配問題。所以設(shè)計人員都會很關(guān)注發(fā)射度的匹配問題以避免其增長帶來的束流損失。關(guān)于束流發(fā)射度的匹配方法研究在各種文獻中介紹的甚少，關(guān)于從離子源到中心區(qū)進而到回旋加速器的發(fā)射度匹配技術(shù)并沒有系統(tǒng)、全面的研究報道。這是由于這項工作的復雜性(例如中心區(qū)的橫向相空間匹配計算中需要考慮很多的非線性效應(yīng)和耦合作用等)和比較多的關(guān)鍵理論問題需要解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于采用軸向注入的緊湊型強流回旋加速器中心區(qū)束流發(fā)射度匹配的方法，為同類加速器的理論設(shè)計提供實際的技術(shù)參考。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，包括如下步驟
(1)在一定高能量處選擇8個特征相橢圓的粒子并將其徑向相空間坐標和軸向相空間坐標分別疊加到加速平衡軌道上；
(2)反向跟蹤這8個粒子至注入點處，對徑向和軸向分別進行擬合得到該處的相橢圓參數(shù)；
(3)根據(jù)矩陣傳輸?shù)墓?，計算得到徑向和軸向兩個方向的傳輸矩陣；
(4)調(diào)整高能量處的高頻相位，重復步驟(I)- (3)的操作，確定從注入點經(jīng)過中心區(qū)后到所述高能量處的六維傳輸矩陣元，用于束流的匹配計算。進一步，如上所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，步驟(I)中所述的高能量處的能量范圍一般為2 3MeV。進一步，如上所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，步驟(I)中選擇的8個特征相橢圓的粒子呈對稱結(jié)構(gòu)分布。進一步，如上所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，步驟(2)中采用CYCLONE程序進行多粒子軌道跟蹤至注入點；采用PHYSICA程序進行擬合從而得到相橢圓參數(shù)，包括橢圓長軸的半尺寸a，橢圓短軸的半尺寸b，橢圓長軸與X坐標軸的夾角小。進一步，如上所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，步驟(3)中，根據(jù)得到的相橢圓參數(shù)a、b、ct由如下公式計算得到0矩陣，
權(quán)利要求
1.一種緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，包括如下步驟 (1)在一定高能量處選擇8個特征相橢圓的粒子并將其徑向相空間坐標和軸向相空間坐標分別疊加到加速平衡軌道上； (2)反向跟蹤這8個粒子至注入點處，對徑向和軸向分別進行擬合得到該處的相橢圓參數(shù)； (3)根據(jù)矩陣傳輸?shù)墓?，計算得到徑向和軸向兩個方向的傳輸矩陣； (4)調(diào)整高能量處的高頻相位，重復步驟(I)- (3)的操作，確定從注入點經(jīng)過中心區(qū)后到所述高能量處的六維傳輸矩陣元，用于束流的匹配計算。
2.如權(quán)利要求I所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，其特征在于步驟(I)中所述的高能量處的能量范圍一般為2 3MeV。
3.如權(quán)利要求I或2所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，其特征在于步驟(I)中選擇的8個特征相橢圓的粒子呈對稱結(jié)構(gòu)分布。
4.如權(quán)利要求I所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，其特征在于步驟(2)中采用CYCLONE程序進行多粒子軌道跟蹤至注入點；采用PHYSICA程序進行擬合從而得到相橢圓參數(shù)，包括橢圓長軸的半尺寸a，橢圓短軸的半尺寸b，橢圓長軸與X坐標軸的夾角小。
5.如權(quán)利要求4所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，其特征在于步驟(3)中，根據(jù)得到的相橢圓參數(shù)a、b、ct由如下公式計算得到0矩陣，
6.如權(quán)利要求I所述的緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法，其特征在于步驟(4)中調(diào)整高能量處的高頻相位時，設(shè)原高頻相位為％ ,調(diào)整后的高頻相位為& ±5'。
全文摘要
本發(fā)明涉及緊湊型回旋加速器的研究技術(shù)，具體涉及一種緊湊型回旋加速器束流六維發(fā)射度匹配方法。該方法在一定高能量處選擇8個特征相橢圓的粒子并將其徑向相空間坐標和軸向相空間坐標分別疊加到加速平衡軌道上；反向跟蹤這8個粒子至注入點處，對徑向和軸向分別進行擬合得到該處的相橢圓參數(shù)；根據(jù)矩陣傳輸?shù)墓剑嬎愕玫綑M向兩個方向的傳輸矩陣；調(diào)整高能量處的高頻相位，再進行反向跟蹤，確定從注入點經(jīng)過中心區(qū)后到所述高能量處的六維傳輸矩陣元，用于束流的匹配計算。本發(fā)明可直接用于注入束流到回旋加速器傳輸?shù)挠嬎?，從而解決軸向注入系統(tǒng)與中心區(qū)的銜接，可用于從離子源到回旋加速器傳輸效率的計算。
文檔編號H05H13/00GK102752952SQ20121024486
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者姚紅娟, 張?zhí)炀?申請人:中國原子能科學研究院