[发明专利]一种回旋加速器腔体加速电压测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及粒子加速器领域，公开了一种回旋加速器腔体加速电压测量系统及测量方法，所述系统包括：射频前端模块，完成AD模块输入信号的滤波、衰减，DA模块输出信号的滤波、放大；AD模块，完成经过射频前端处理后输入信号的数字化；DA模块，完成经过反馈处理后的输出信号模拟化；信号处理模块，完成AD模块和DA模块控制、幅相检测、调谐电机控制以及腔体电压测量，并通过以太网完成和显控单元的数据交互；显控单元。本发明通过设计回旋加速器腔体电压测量系统，可以在线测量腔体Q值，计算高频腔体并联分路阻抗，通过测量腔体内部功耗，从而计算出当前腔体电压值。

技术领域

本发明涉粒子加速器领域，具体是一种回旋加速器腔体加速电压测量系统及测量方法。

背景技术

回旋加速器（英文：Cyclotron）它是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要仪器。

伴随着核技术的应用，其在医学、材料科学、生物学等领域应用越来越广泛。

回旋加速器高频系统是回旋加速器重要组成部分，高频谐振腔为粒子加速提供电场，腔体的射频电压难于直接测量，以往国内外各回旋加速器谐振腔腔体电压的标定方法主要是通过韧致辐射法来标定，由于韧致辐射法测量过程比较复杂，且测量成本较高。

发明内容

发明目的：提供一种回旋加速器腔体加速电压测量系统及测量方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种回旋加速器腔体加速电压测量系统，包括：

射频前端模块，完成AD模块输入信号的滤波、衰减，DA模块输出信号的滤波、放大；

AD模块，完成经过射频前端处理后输入信号的数字化；

DA模块，完成经过反馈处理后的输出信号模拟化；

信号处理模块，完成AD模块和DA模块控制、幅相检测、调谐电机控制以及腔体电压测量，并通过以太网完成和显控单元的数据交互；

显控单元，用于显示数据及操控电压测量系统。

在进一步实施例中，所述输入信号包括腔体取样信号、入射取样信号、反射取样信号。

在进一步实施例中，所述输出信号包括射频输出信号。

一种回旋加速器腔体加速电压测量方法，包括：

通过CST仿真得到仿真并联分路阻抗和无载的比值 K；

通过CST计算得到理论腔体并联分路阻抗值和无载，并联分路阻抗和无载的比值为

校准电压测量系统的腔体取样端口取样幅度值，测量整个取样电缆损耗和取样端口衰减值；

启动电压测量系统工作，通过腔体工作点搜索，逐步完成调谐闭环和幅度闭环；

通过腔体阻尼振荡时间计算回旋加速器工作时热态 Q值，通过AD取样值拟合计算得到实际腔体损耗功率；

计算得到腔体电压值。

在进一步实施例中，还包括：

对矢量网络分析仪进行校准，通过将矢量网络分析仪端口1连接腔体射频馈入端口，矢量网络分析仪端口2连接腔体取样端口，测得腔体取样的衰减值，即为取样端口衰减值；

测量腔体取样端口至射频控制系统的电缆衰减值，分别用矢量网络分析仪端口1和端口2连接电缆两端，测得电缆衰减值为，即为取样电缆损耗。

在进一步实施例中，还包括：

利用功率计校准信号源，信号源输出从-20dBm~+10dBm依次间隔1dB变化获得Table1，利用功率计测得信号源实际输出功率值Table2；