[发明专利]一种用于同步加速器的多谐波叠加控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种用于同步加速器的多谐波叠加控制方法及装置。其中，该方法包括：获取当前腔体基波信号、当前腔体谐波信号和当前束流信号；基于当前腔体基波信号和当前束流信号，计算当前腔体基波信号与当前束流信号之间的第一相位差；基于第一相位差和第一预设相位差，对当前腔体基波信号进行相位补偿，得到第一基波信号；基于当前腔体基波信号和当前腔体谐波信号，计算当前腔体基波信号对应的谐波信号与当前腔体谐波信号之间的第二相位差；基于第二相位差和第二预设相位差，对当前腔体谐波信号进行相位补偿，得到第一谐波信号；基于第一基波信号和第一谐波信号，合成射频信号。通过本发明，减小射频信号各谐波相位偏差，精准控制射频信号相位。

技术领域

本发明涉及粒子加速技术领域，尤其涉及一种用于同步加速器的多谐波叠加控制方法及装置。

背景技术

同步加速器(Synchrotron)是一种使带电粒子在高真空中受磁场力控制沿固定环形轨道运动，受电场力作用不断加速(升能)达到高能量的装置。为了维持升能过程的粒子轨道稳定，同步加速器需要保持磁场幅度和电场频率随粒子能量同步变化，最终引出粒子束流为基础科学研究、临床医学以及工业生产领域提供各种粒子束和辐射线。

同步加速器中粒子能量的调控以及粒子纵向运动稳定性均由高频系统完成，高频系统在同步加速器中高频腔体(磁合金腔、铁氧体腔等)上产生高频谐波，束流通过高频腔体时，高频谐波作用在束流上，使束流能量变化或使束流分布受高频谐波形成的势阱限制。高频系统是决定同步加速器纵向束流动力学的主要因素，对束流纵向分布、能量调控起到关键作用。

粒子加速器的高频腔体带宽较宽，基波与多次谐波可以同时在高频腔体中加速间隙电压存在。因此，如何对包含有不同谐波的射频信号分别进行控制，使得在多个谐波叠加作用下，在同步加速器高频腔体中得到物理需要的波形就显得尤为重要。现有技术中，通过不同谐波的相位与低电平电路内部对应参考信号的相位之间的差值，对不同谐波的相位进行控制，但是并没有将不同谐波信号的相位与束流信号的相位关联起来，导致束流信号通过高频腔体时，作用在束流信号上的谐波信号的相位值与物理需求值存在偏差，进而影响对束流信号的精准控制。

发明内容

为减小射频信号中不同谐波的偏差，精准控制射频信号，本发明提出了一种用于同步加速器的多谐波叠加控制方法及装置。

第一方面，本发明提供了一种用于同步加速器的多谐波叠加控制方法，该方法包括：

获取当前腔体基波信号、当前腔体谐波信号和当前束流信号；

基于当前腔体基波信号和当前束流信号，计算当前腔体基波信号与当前束流信号之间的第一相位差；

基于第一相位差和第一预设相位差，对当前腔体基波信号进行相位补偿，得到第一基波信号；

基于当前腔体基波信号和当前腔体谐波信号，计算当前腔体基波信号对应的谐波信号与当前腔体谐波信号之间的第二相位差，当前腔体基波信号是根据上一时刻的束流信号对上一时刻的腔体基波信号进行补偿得到的；

基于第二相位差和第二预设相位差，对当前腔体谐波信号进行相位补偿，得到第一谐波信号；

基于第一基波信号和第一谐波信号，合成射频信号，射频信号用于控制束流信号。