專利名稱：用于同步回旋加速器的可編程的射頻波形發(fā)生器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)這份申請(qǐng)要求2004年7月21日申請(qǐng)的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)第60/590,089號(hào)的利益。上述申請(qǐng)的全部教導(dǎo)在此通過引證被并入。
背景技術(shù)：
為了將帶電粒子加速到高能量，自20世紀(jì)30年代以來已經(jīng)研發(fā)了許多類型的粒子加速器。粒子加速器的一個(gè)類型是回旋加速器?；匦铀倨魍ㄟ^在真空室中把交變電壓加到一個(gè)或多個(gè)“D形盒”上使帶電粒子在軸向磁場(chǎng)中加速。名字“D形盒”是在早期回旋加速器中對(duì)電極形狀的描述，雖然它們?cè)谝恍┗匦铀倨髦锌赡懿慌c字母D相似。加速粒子所產(chǎn)生的螺旋形軌道垂直于磁場(chǎng)。當(dāng)粒子向外盤旋的時(shí)候，把加速電場(chǎng)加在D形盒之間的間隙上。射頻(RF)電壓產(chǎn)生橫跨D形盒之間的間隙的交變電場(chǎng)。射頻電壓并因此電場(chǎng)與帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌道周期同步，以致粒子在它們重復(fù)地橫越所述間隙時(shí)被射頻波形加速。粒子的能量增加到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過外加射頻(RF)電壓的峰值電壓的能量水平。由于相對(duì)論性效應(yīng)，當(dāng)帶電粒子加速的時(shí)候，它們的質(zhì)量增長(zhǎng)。因此，這些粒子的加速是不一致的，而且這些粒子到達(dá)所述間隙不與外加電壓的峰同步。
目前使用的兩種類型的回旋加速器(等時(shí)性回旋加速器和同步回旋加速器)以不同的方式戰(zhàn)勝了加速粒子相對(duì)論性質(zhì)量增加的挑戰(zhàn)。為了維持適當(dāng)?shù)募铀?，等時(shí)性回旋加速器在磁場(chǎng)隨著半徑增加的情況下使用恒定不變的電壓頻率，以便在磁場(chǎng)隨著半徑增加的情況下維持該電壓的頻率。同步回旋加速器使用隨著半徑逐漸增加逐漸減少的磁場(chǎng)并且改變加速電壓的頻率，以便與由帶電粒子的相對(duì)論性速度所引起的質(zhì)量增加相匹配。
在同步回旋加速器中，帶電粒子的離散“串”在循環(huán)再次開始之前被加速到最后的能量。在等時(shí)性回旋加速器中，帶電粒子能被不斷地加速，而不是在串中加速，從而允許達(dá)到較高的射束功率。
在能夠把質(zhì)子加速到，舉例來說，250MeV的能量的同步回旋加速器中，質(zhì)子的最后速度是0.61c，其中c是光速，而質(zhì)量的增加比靜止質(zhì)量高27％。除了為考慮沿徑向逐漸減少的磁場(chǎng)強(qiáng)度而降低頻率之外，該頻率還不得不減少對(duì)應(yīng)的數(shù)量。頻率對(duì)時(shí)間的依從關(guān)系將不是線性的，而且描述這個(gè)依從關(guān)系的函數(shù)的最佳輪廓將取決于大量的細(xì)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
在補(bǔ)償相對(duì)論性質(zhì)量增加和磁場(chǎng)對(duì)距D形盒中心的距離的依從關(guān)系兩者的預(yù)期的最后能量所必需的范圍內(nèi)精確地和可重現(xiàn)地控制頻率在歷史上是一種挑戰(zhàn)。此外，加速電壓的振幅可能需要在加速周期內(nèi)改變，以維持聚焦和提高射束穩(wěn)定性。此外，D形盒和組成回旋加速器的其它硬件限定一個(gè)諧振電路，其中D形盒可能被看作是電容器的電極。這個(gè)諧振電路是用Q-因子描述的，該Q-因子對(duì)橫跨間隙的電壓分布圖有貢獻(xiàn)。
用來加速帶電粒子(例如，質(zhì)子)的同步回旋加速器可以包括磁場(chǎng)發(fā)生器和包括安排在磁極之間的電極的諧振電路。電極之間的間隙可以安排成橫跨磁場(chǎng)。振蕩電壓輸入驅(qū)動(dòng)橫跨該間隙的振蕩電場(chǎng)。在帶電粒子加速的期間可以控制該振蕩電壓輸入變化。該振蕩電壓輸入的振幅和頻率都可以改變。該振蕩電壓輸入可以是由可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器產(chǎn)生的。
諧振電路能更進(jìn)一步包括在有電壓輸入和電極的電路中的可變的無功元件，以便改變諧振電路的諧振頻率?？勺兊臒o功元件可能是可變的電容元件，例如，旋轉(zhuǎn)電容器或振動(dòng)簧片。通過改變這樣的無功元件的電抗和調(diào)節(jié)諧振電路的諧振頻率，可以將諧振條件維持在同步回旋加速器的工作頻率范圍內(nèi)。
同步回旋加速器可以進(jìn)一步包括用來測(cè)量橫跨該間隙的振蕩電場(chǎng)的電壓傳感器。通過測(cè)量橫跨該間隙的振蕩電場(chǎng)和將它與振蕩電壓輸入進(jìn)行比較，能探測(cè)該諧振電路的諧振條件?？梢哉{(diào)節(jié)可編程波形發(fā)生器的輸入的電壓和頻率來維持諧振條件。
同步回旋加速器可以進(jìn)一步包括安排在磁極之間在受可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器控制的電壓下的注入電極。該注入電極被用于將帶電粒子注入同步回旋加速器。同步回旋加速器可以進(jìn)一步包括安排在磁極之間在受可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器控制的電壓下的抽提電極。抽提電極用來從同步回旋加速器中抽提粒子束。
同步回旋加速器可以進(jìn)一步包括用來測(cè)量粒子束性質(zhì)的射束監(jiān)控器。舉例來說，射束監(jiān)控器能測(cè)量粒子束強(qiáng)度，粒子束計(jì)時(shí)或粒子束的空間分布。可編程波形發(fā)生器至少能調(diào)節(jié)電壓輸入、注入電極上的電壓和抽提電極上的電壓之一，以便補(bǔ)償粒子束性質(zhì)的變化。
這項(xiàng)發(fā)明意在解決用于帶電粒子的有效注入、加速和從加速器中抽提的適當(dāng)?shù)目勺兊念l率和振幅調(diào)制信號(hào)的生成問題。


本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征和利益從下面對(duì)在用相似的參考符號(hào)在不同的視圖處處表示同一零部件的附圖中舉例說明的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的更具體的描述將變得顯而易見。這些圖畫不必依比例繪制，而是把重點(diǎn)放在舉例說明本發(fā)明的原則上。
圖1A是本發(fā)明的同步回旋加速器的平面剖視圖。
圖1B是圖1A所示的同步回旋加速器的側(cè)剖圖。
圖2是能在圖1A和1B所示的同步回旋加速器中使帶電粒子加速的理想化波形的例證。
圖3是本發(fā)明的包括波形發(fā)生器系統(tǒng)的同步回旋加速器的方框圖。
圖4是舉例說明本發(fā)明的數(shù)字式波形發(fā)生器和自適應(yīng)反饋系統(tǒng)(優(yōu)化裝置)的操作原則的流程圖。
圖5A展示在加速電極(“D形盒”)結(jié)構(gòu)中信號(hào)穿越不同路徑的有限傳播延遲的效果。
圖5B展示為了校正穿越“D形盒”結(jié)構(gòu)的傳播延遲的變化被調(diào)節(jié)的輸入波形計(jì)時(shí)。
圖6A展示諧振系統(tǒng)隨著寄生電路效應(yīng)造成的變化改變的說明性頻率響應(yīng)。
圖6B展示為校正寄生電路效應(yīng)造成的頻率響應(yīng)的變化而計(jì)算的波形。
圖6C展示當(dāng)圖6B所示的波形被當(dāng)作電壓輸入使用的時(shí)候該系統(tǒng)最終產(chǎn)生的“平坦的”頻率響應(yīng)。
圖7A展示加到圖7B所示的加速電極上的等振幅輸入電壓。
圖7B展示加速電極幾何結(jié)構(gòu)的例子，其中所述電極之間的距離越接近中心越小。
圖7C展示在隨半徑變化的電極間隙中預(yù)期通過把圖7A所示的電壓輸入加到圖7B所示的電極幾何結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)帶電粒子穩(wěn)定有效加速的合成電場(chǎng)強(qiáng)度。
圖7D展示作為半徑的函數(shù)輸入的輸入電壓，該輸入電壓直接對(duì)應(yīng)于預(yù)期的能使用數(shù)字式波形發(fā)生器產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。
圖7E展示加速電極的平行幾何結(jié)構(gòu)，該幾何結(jié)構(gòu)使外加電壓和電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。
圖7F展示在隨半徑變化的電極間隙中預(yù)期通過把圖7D所示的輸入電壓加到圖7E所示的電極幾何結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)帶電粒子穩(wěn)定有效加速的合成電場(chǎng)強(qiáng)度。
圖8A展示可編程波形發(fā)生器所產(chǎn)生的加速電壓波形的例子。
圖8B展示離子注射器計(jì)時(shí)信號(hào)的例子。
圖8C展示離子注射器計(jì)時(shí)信號(hào)的另一個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式
這項(xiàng)發(fā)明涉及用來在同步回旋加速器中產(chǎn)生橫跨“D形盒”間隙的復(fù)數(shù)的精確計(jì)時(shí)的加速電壓的裝置和方法。這項(xiàng)發(fā)明包括通過產(chǎn)生特定的波形驅(qū)動(dòng)橫跨“D形盒”間隙的電壓的裝置和方法，其中振幅、頻率和相位是以這樣的方式控制的，以便在給定個(gè)別加速器的實(shí)際配置、磁場(chǎng)分布圖和其它事先可能知道也可能不知道的變量的情況下產(chǎn)生最有效的粒子加速。為了維持粒子束的聚焦，同步回旋加速器需要逐漸減少磁場(chǎng)，借此修正預(yù)期的頻率掃描形狀。外加電信號(hào)對(duì)D形盒上的有效點(diǎn)有可預(yù)期的有限傳播延遲，在這種情況下加速粒子串經(jīng)歷導(dǎo)致連續(xù)加速的電場(chǎng)。用來放大驅(qū)動(dòng)橫跨D形盒間隙的電壓的射頻(RF)信號(hào)的放大器也可能有隨頻率變化的相位偏移。一些效應(yīng)可能是事先不知道的，只有在整個(gè)同步回旋加速器整合之后才可能觀察到。除此之外，按納秒計(jì)時(shí)的粒子注入和抽提的計(jì)時(shí)能提高加速器的抽提效率，因此減少在操作的加速和抽提階段粒子遺失造成的雜散輻射。
參照?qǐng)D1A和1B，本發(fā)明的同步回旋加速器包括在為產(chǎn)生磁場(chǎng)配置的兩個(gè)隔開的金屬磁極4a和4b周圍的通電線圈2a和2b。磁極4a和4b是用兩個(gè)相對(duì)的軛狀物部分6a和6b(在剖視圖中展示)限定的。磁極4a和4b之間的空間限定真空室8或一個(gè)單獨(dú)的真空室可以安裝在磁極4a和4b之間。磁場(chǎng)強(qiáng)度通常是距真空室8中心的距離的函數(shù)而且主要由線圈2a和2b的幾何結(jié)構(gòu)選擇和磁極4a和4b的形狀和材料決定。
加速電極包括“D形盒”10和“D形盒”12，其間有間隙13。D形盒10與交變電壓電位連接，該交變電壓電位的頻率在加速周期期間從高到低變化，以便考慮到帶電粒子逐漸增加的相對(duì)論性質(zhì)量和由線圈2a和2b和磁極部分4a和4b產(chǎn)生的沿徑向逐漸減少的磁場(chǎng)(從真空室8中心測(cè)量)。D形盒10和12中的交變電壓的特征分布圖展示在圖2中，而且下面將被詳細(xì)地討論。D形盒10是里面空心的半圓筒結(jié)構(gòu)。D形盒12(也被稱為“虛擬D形盒”)不需要是空心的圓筒形結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗谡婵帐冶?4接地。圖1A和1B所示的D形盒12包括一金屬條，例如，銅條，該金屬條有形狀與D形盒10上的狹縫實(shí)質(zhì)上相似的狹縫。D形盒12可以有形成D形盒10的表面16的鏡像的形狀。
離子源18包括位于真空室8中心的離子源電極20，該離子源是為注射帶電粒子準(zhǔn)備的。抽提電極22準(zhǔn)備把帶電粒子抽提到管道24中，借此形成帶電粒子束26。該離子源也可能安裝在外面并且把離子實(shí)質(zhì)上沿軸向注射到加速區(qū)域。
D形盒10和12和其它組成回旋加速器的硬件限定可調(diào)諧的諧振電路，該諧振電路在振蕩電壓輸入下產(chǎn)生橫跨間隙13的振蕩電場(chǎng)。這個(gè)諧振電路能在頻率掃描期間通過使用調(diào)諧裝置調(diào)諧保持高Q-因數(shù)。
如本文中所使用的，Q-因數(shù)是諧振系統(tǒng)對(duì)與諧振頻率接近的頻率的響應(yīng)“質(zhì)量”的度量。Q-因數(shù)被限定為Q＝1/R×√V(L/C)，其中R是諧振電路的有效電阻、L是電感，而C是這個(gè)電路的電容。
調(diào)諧裝置可以是可變電感線圈或可變電容?？勺冸娙菅b置可以是振動(dòng)簧片或旋轉(zhuǎn)電容器。在圖1A和1B所示的例子中，調(diào)諧裝置是旋轉(zhuǎn)電容器28。旋轉(zhuǎn)電容器28包括用馬達(dá)31驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉片30。在馬達(dá)31的每個(gè)四分之一周期期間，隨著葉片30與葉片32逐漸重疊，包括“D形盒”10、12和旋轉(zhuǎn)電容器28的諧振電路的電容逐漸增加而諧振頻率逐漸減少。隨著葉片逐漸脫離重疊，該過程相反。因此，諧振頻率是通過改變諧振電路的電容改變的。這服務(wù)于大倍率減少產(chǎn)生高電壓加到“D形盒”上所需要的和給射束加速必不可少的功率的目的。葉片30和32的形狀可以根據(jù)所需要的諧振頻率對(duì)時(shí)間的依從關(guān)系機(jī)械加工。
葉片旋轉(zhuǎn)可以與RF頻率生成同步，以致回旋加速器所限定的諧振電路的諧振頻率可以通過改變RF諧振腔的Q-因數(shù)保持接近加到“D形盒”10和12上的交變電壓電位的頻率。
葉片的旋轉(zhuǎn)可以用下面參照?qǐng)D3和圖4描述的數(shù)字式波形發(fā)生器以維持諧振電路的諧振頻率接近該數(shù)字式波形發(fā)生器產(chǎn)生的電流頻率的方式控制。作為替代，數(shù)字式波形發(fā)生器可以借助電容器旋轉(zhuǎn)軸33上的角位傳感器(未展示)控制，以便控制波形發(fā)生器的時(shí)鐘頻率，維持最佳諧振條件。如果旋轉(zhuǎn)電容器的旋轉(zhuǎn)葉片的輪廓與所述軸的角位精確地相關(guān)，則可以使用這個(gè)方法。
探測(cè)峰值諧振條件的傳感器(未展示)也能用來把反饋提供給數(shù)字式波形發(fā)生器的時(shí)鐘，維持對(duì)諧振頻率的最高匹配。用來探測(cè)諧振條件的傳感器能測(cè)量諧振電路中的振蕩電壓和電流。在另一個(gè)例子中，該傳感器可能是電容傳感器。這個(gè)方法能適應(yīng)在旋轉(zhuǎn)電容器的旋轉(zhuǎn)葉片輪廓和所述軸的角位之間的關(guān)系中的小的不規(guī)則。
真空泵系統(tǒng)40使真空室8維持在非常低的壓力下，為了消除加速射束的散射。
為了在同步回旋加速器中實(shí)現(xiàn)一致的加速，橫跨“D形盒”間隙的電場(chǎng)的頻率和振幅需要改變，以便考慮到相對(duì)論性質(zhì)量增加和磁場(chǎng)半徑(作為距帶電粒子的螺旋軌道的中心的距離測(cè)量的)的變化以及維持粒子束的聚焦。
圖2是為了使帶電粒子在同步回旋加速器中加速可能需要的理想波形的例證。這張圖只展示幾個(gè)波形周期而不必表現(xiàn)理想的頻率和幅度調(diào)制輪廓。圖2舉例說明改變?cè)诮o定的同步回旋加速器中使用的波形的振幅和頻率性質(zhì)的時(shí)間。當(dāng)粒子速度以相當(dāng)大的分?jǐn)?shù)比例接近光速的時(shí)候，因?yàn)榱Ｗ拥南鄬?duì)論性質(zhì)量逐漸增加，所以頻率從高向低變化。
本發(fā)明使用一組高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，這組數(shù)模轉(zhuǎn)換器能從高速存儲(chǔ)器產(chǎn)生所需的按納秒計(jì)時(shí)的信號(hào)。參照?qǐng)D1A，驅(qū)動(dòng)橫跨D形盒間隙13的電壓的射頻(RF)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)注射電極20和抽提電極22上的電壓的信號(hào)兩者都能借助這些DAC從存儲(chǔ)器產(chǎn)生。加速器信號(hào)是可變的頻率和振幅波形。注射器和抽提器信號(hào)可能是至少三種類型之一連續(xù)信號(hào)；在與加速器波形同步方面可以在加速器波形的一個(gè)或多個(gè)周期里操作的離散信號(hào)，例如，脈沖信號(hào)；在與加速器波形同步方面可以在加速器波形頻率掃描期間按精確計(jì)時(shí)的例證操作的離散信號(hào)，例如。脈沖信號(hào)。(見下面參照?qǐng)D8A-C)圖3描繪本發(fā)明的同步回旋加速器300的方框圖，該同步回旋加速器包括粒子加速器302、波形發(fā)生器系統(tǒng)319和放大系統(tǒng)330。圖3也展示包括優(yōu)化裝置350的自適應(yīng)反饋系統(tǒng)。非必選的可變電容器28和馬達(dá)31的驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)未被展示。
參照?qǐng)D3，粒子加速器302實(shí)質(zhì)上類似于圖1A和1B所描述的系統(tǒng)并且包括“虛擬D形盒”304、“D形盒”306和軛狀物308、與離子源312連接的注入電極310和抽提電極314。射束監(jiān)控器316監(jiān)測(cè)射束318的強(qiáng)度。
同步回旋加速器300包括數(shù)字式波形發(fā)生器319。數(shù)字式波形發(fā)生器319包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)320，這些轉(zhuǎn)換器把儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器322中的波形的數(shù)字表達(dá)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)?？刂破?24控制存儲(chǔ)器322的選址，以便輸出適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，和控制DAC 320在任何時(shí)刻及時(shí)接收數(shù)據(jù)?？刂破?24也往存儲(chǔ)器322中寫數(shù)據(jù)。接口326為外面的計(jì)算機(jī)(未展示)提供數(shù)據(jù)傳輸。接口326可能是光纖接口。
控制“模-數(shù)”轉(zhuǎn)換過程的計(jì)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)能用作給數(shù)字式波形發(fā)生器的輸入。這個(gè)信號(hào)能與旋轉(zhuǎn)電容器(見圖1A和1B)上的軸位編碼器(未展示)或諧振條件探測(cè)器相結(jié)合用來微調(diào)所產(chǎn)生的頻率。
圖3舉例說明三個(gè)DAC 320a、320b和320c。在這個(gè)例子中，來自DAC 320a和320b的信號(hào)分別被放大器328a和328b放大。來自DAC 320a的放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)離子源312和/或注入電極310，而來自DAC 320b的放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)抽提電極314。
DAC 320c產(chǎn)生的信號(hào)被傳送到在射頻放大器控制系統(tǒng)332的控制下操作的放大系統(tǒng)330。在放大系統(tǒng)330中，來自DAC 320c的信號(hào)被射頻驅(qū)動(dòng)器334加到射頻分離器336上，后者傳送將用射頻功率放大器338放大的射頻信號(hào)。在圖3所示的例子中，使用四個(gè)功率放大器，338a、b、c和d。所用的放大器338的數(shù)目取決于預(yù)期的放大程度。放大后的信號(hào)經(jīng)RF組合器340組合和濾波器342濾波之后通過定向耦合器344離開放大系統(tǒng)330，該定向耦合器保證RF波不向后反射進(jìn)入放大系統(tǒng)330。用來操作放大系統(tǒng)330的功率是由電源346供應(yīng)的。
在離開放大系統(tǒng)330時(shí)，來自DAC 320c的信號(hào)經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)348傳送到粒子加速器302。匹配網(wǎng)絡(luò)348使負(fù)載(粒子加速器302)和來源(放大系統(tǒng)330)的阻抗匹配。匹配網(wǎng)絡(luò)348包括一組可變的無功元件。
同步回旋加速器300可以進(jìn)一步包括優(yōu)化裝置350。優(yōu)化裝置350能使用射束監(jiān)控器316實(shí)測(cè)的射束318的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果在可編程處理器的控制下調(diào)節(jié)DAC 320a、b和c產(chǎn)生的波形和它們的計(jì)時(shí)，優(yōu)化同步回旋加速器300的操作和實(shí)現(xiàn)帶電粒子的最佳加速。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D4討論數(shù)字式波形發(fā)生器319和自適應(yīng)反饋系統(tǒng)350的操作原則。
波形的初始條件能依據(jù)控制帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的物理原理、描述帶電粒子質(zhì)量行為的相對(duì)論力學(xué)和在真空室中磁場(chǎng)隨半徑變化的理論描述計(jì)算出來。這些計(jì)算在步驟402完成。在D形盒間隙的電壓理論波形RF(ω，t)(其中ω是橫跨D形盒間隙的電場(chǎng)的頻率，t是時(shí)間)是根據(jù)回旋加速器的物理原理、帶電粒子運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論力學(xué)和磁場(chǎng)在理論上與半徑的依從關(guān)系計(jì)算的。
當(dāng)同步回旋加速器在這些初始條件下操作的時(shí)候，實(shí)踐背離理論的程度能被測(cè)量，而且波形能被校正。舉例來說，如同下面將參照?qǐng)D8A-C描述的那樣，能改變離子注射器相對(duì)于加速波形的計(jì)時(shí)，使捕獲到粒子加速串中的注入粒子數(shù)量最大。
加速器波形的計(jì)時(shí)能如同下面描述的那樣逐個(gè)周期進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化，以便校正出現(xiàn)在射頻配線的實(shí)際安排中的傳播延遲；在D形盒的安置或制造中出現(xiàn)的不對(duì)稱能在有效地形成不對(duì)稱的正弦波時(shí)通過把較接近的峰值正電壓及時(shí)地放到后來的峰值負(fù)電壓上得到校正，反之亦然。
一般地說，硬件特性造成的波形扭曲可以使用視裝置而定的轉(zhuǎn)移函數(shù)A通過預(yù)先扭曲理論波形RF(ω，t)來校正，從而導(dǎo)致預(yù)期的波形出現(xiàn)在加速電極上的特定點(diǎn)，在此質(zhì)子處在加速周期中。因此，再次參照?qǐng)D4，在步驟404，轉(zhuǎn)移函數(shù)A(ω，t)是基于該裝置對(duì)電壓輸入的通過實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的響應(yīng)計(jì)算的。
在步驟405，對(duì)應(yīng)于表達(dá)式RF(ω，t)/A(ω，t)的波形被計(jì)算出來和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器322中。在步驟406，數(shù)字式波形發(fā)生器319生成來自存儲(chǔ)器的RF/A波形。在步驟408，驅(qū)動(dòng)信號(hào)RF(ω，t)/A(ω，t)被放大，而在步驟410，被放大的信號(hào)通過整個(gè)裝置300傳播，以便在步驟412，產(chǎn)生橫跨D形盒間隙的電壓。代表性的轉(zhuǎn)移函數(shù)A(ω，t)的更詳細(xì)的描述將在下面參照?qǐng)D6A-C給出。
在射束達(dá)到預(yù)期的能量之后，精確計(jì)時(shí)的電壓能被加到抽提電極或產(chǎn)生預(yù)期的射束軌道的裝置上，以便從該加速器中抽提在步驟414a用射束監(jiān)控器測(cè)量的射束。RF電壓和頻率是在步驟414b用電壓傳感器測(cè)量的。關(guān)于射束強(qiáng)度和RF頻率的信息被轉(zhuǎn)發(fā)回到數(shù)字式波形發(fā)生器319，現(xiàn)在該數(shù)字式波形發(fā)生器能在步驟406調(diào)節(jié)信號(hào)RF(ω，t)/A(ω，t)的形狀。
整個(gè)程序能在步驟416受優(yōu)化裝置350控制。優(yōu)化裝置350能執(zhí)行為優(yōu)化波形和波形的相對(duì)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)的半自動(dòng)或全自動(dòng)算法。模擬韌化是可能使用的一類優(yōu)化算法的例子。在線診斷工具能在不同的加速階段探查射束，為優(yōu)化算法提供反饋。在已經(jīng)找到最佳條件的時(shí)候，存儲(chǔ)器保存的已優(yōu)化的波形可以確定下來并且做好備份供在一些時(shí)間周期里繼續(xù)穩(wěn)定操作使用。這種針對(duì)個(gè)別加速器的性質(zhì)調(diào)節(jié)精確波形的能力減少操作時(shí)設(shè)備之間的易變性而且能補(bǔ)償制造公差和在回旋加速器結(jié)構(gòu)中使用的材料特性的變化。
為了探測(cè)諧振條件峰值，可以通過測(cè)量RF波形的電壓和電流把旋轉(zhuǎn)電容器(例如，圖1A和1B所示的電容器28)的概念整合到數(shù)字控制方案中。對(duì)諧振條件的偏離可以反饋給數(shù)字式波形發(fā)生器319(見圖3)，以便調(diào)節(jié)儲(chǔ)存波形的頻率，在加速周期中始終保持峰值諧振條件。在使用這個(gè)方法的時(shí)候，振幅仍然能得到精確的控制。
旋轉(zhuǎn)電容器28(見圖1A和1B)的結(jié)構(gòu)可以非必選地與給加速器內(nèi)腔抽真空的渦輪分子真空泵(例如，圖1A和1B所示的真空泵40)整合。這種整合將導(dǎo)致高度整合的結(jié)構(gòu)和節(jié)省費(fèi)用。用于渦輪泵的馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器可以備有反饋元件(例如，旋轉(zhuǎn)編碼器)，以便對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片30的速度和角位置提供精細(xì)控制，而且馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制將與波形發(fā)生器319的控制電路整合在一起，以確保加速波形適當(dāng)?shù)耐健?br> 如上所述，能調(diào)節(jié)振蕩電壓輸入的波形的計(jì)時(shí)來校正裝置中出現(xiàn)的傳播延遲。圖5A舉例說明由于從輸入點(diǎn)504分別到加速電極500的加速表面502上的點(diǎn)506和508的距離R1和R2的差異造成的波傳播誤差的例子。距離R1和R2的差異導(dǎo)致影響沿著以點(diǎn)506為中心的螺旋形路徑(未展示)加速的粒子的信號(hào)傳播延遲。如果用曲線510代表的輸入波形不把由逐漸增加的距離引起的額外的傳播延遲考慮進(jìn)去，粒子可能不再與加速波形同步。在加速電極500的點(diǎn)504處的輸入波形510因?yàn)榱Ｗ訌闹行狞c(diǎn)506向外加速將經(jīng)歷可變的延遲。這個(gè)延遲造成電壓輸入在點(diǎn)506有波形512，而在點(diǎn)508有時(shí)序不同的波形514。波形514展示相對(duì)于波形512的相位偏移而且這能影響加速過程。當(dāng)加速結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸(大約0.6米)以相當(dāng)大的分?jǐn)?shù)比例接近加速頻率的波長(zhǎng)(大約2米)的時(shí)候，在加速結(jié)構(gòu)的不同部分之間將出現(xiàn)顯著的相位偏移。
在圖5B中，相對(duì)于用波形510描述的輸入電壓預(yù)先調(diào)節(jié)有波形516的輸入電壓，使之有相同的幅度但延時(shí)符號(hào)相反。結(jié)果，穿越加速電極500的不同路徑長(zhǎng)度所引起的相位滯后得到校正。由此產(chǎn)生的波形518和520現(xiàn)在精確地對(duì)齊，為的是提高粒子加速過程的效率。這個(gè)例子舉例說明容易預(yù)測(cè)的幾何效應(yīng)引起傳播延遲的簡(jiǎn)單情況?？赡苡鞋F(xiàn)實(shí)加速器中使用的更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的其它的波形時(shí)序效應(yīng)，這些效應(yīng)如果能被預(yù)測(cè)或測(cè)量就能通過同樣使用在這個(gè)例子中舉例說明的原則得到補(bǔ)償。
如上所述，數(shù)字式波形發(fā)生器產(chǎn)生RF(ω，t)/A(ω，t)形式的振蕩輸入電壓，其中RF(ω，t)是橫跨D形盒間隙的預(yù)期電壓和A(ω，t)是轉(zhuǎn)移函數(shù)。代表性的裝置專用轉(zhuǎn)移函數(shù)A是用圖6A中的曲線600舉例說明的。曲線600表示作為頻率的函數(shù)的Q-因數(shù)。曲線600有兩處不想要的偏離理想轉(zhuǎn)移函數(shù)的地方，即波谷602和604。這些偏離可能是由諧振電路零部件的實(shí)際長(zhǎng)度造成的效應(yīng)、不想要的零部件自諧振特性或其它的效應(yīng)引起的。這個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)能被測(cè)量，而且補(bǔ)償輸入電壓能被計(jì)算出來并且儲(chǔ)存在波形發(fā)生器的存儲(chǔ)器中。這個(gè)補(bǔ)償函數(shù)610的表達(dá)展示在圖6B中。當(dāng)補(bǔ)償輸入電壓610加到裝置300上的時(shí)候，合成電壓620與計(jì)算出來的預(yù)期的電壓曲線一致，從而得到有效的加速。
能用可編程波形發(fā)生器控制的另一種效應(yīng)的例子展示在圖7中。在一些同步回旋加速器中，能選定用于加速的電場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)粒子沿著螺旋形路徑705向外加速的時(shí)候略微減少。這種電場(chǎng)強(qiáng)度的減少是通過把圖7a所示的相對(duì)恒定不變的加速電壓700加到加速電極702上實(shí)現(xiàn)的。電極704通常處在接地電位。間隙中的電場(chǎng)強(qiáng)度是外加電壓除以間隙長(zhǎng)度。如圖7B所示，在加速電極702和704之間的距離隨著半徑R逐漸增加。作為半徑R的函數(shù)的合成電場(chǎng)強(qiáng)度被展示為圖7C中的曲線706。
在使用可編程波形發(fā)生器的情況下，加速電壓708的振幅能按預(yù)期的方式調(diào)制，如圖7D所示。這種調(diào)制允許保持加速電極710和712之間的距離恒定不變，如圖7E所示。結(jié)果，圖7F所示的作為半徑714的函數(shù)的合成電場(chǎng)強(qiáng)度與如圖7C所示的一樣。這是另一種類型控制同步回旋加速器系統(tǒng)各種效應(yīng)的簡(jiǎn)單例子，但是電極的實(shí)際形狀和加速電壓隨半徑變化的分布圖不可能仿效這個(gè)簡(jiǎn)單的例子。
如上所述，可編程波形發(fā)生器能用來通過精確地安排粒子注入時(shí)間控制離子注射器(離子源)實(shí)現(xiàn)帶電粒子的最佳加速。圖8A展示可編程波形發(fā)生器產(chǎn)生的RF加速波形。圖8B展示精確計(jì)時(shí)的每個(gè)周期的注射器信號(hào)，該信號(hào)能以精確的方式驅(qū)動(dòng)離子源把一小束離子按精確控制的時(shí)間間隔注入加速器內(nèi)腔，以便與加速過程的接收相位角同步。所展示的這些信號(hào)近似地處在正確的對(duì)準(zhǔn)位置，因?yàn)榱Ｗ哟ǔ榱松涫€(wěn)定以相對(duì)于射頻電場(chǎng)波形大約30度的滯后角通過加速器行進(jìn)。這些信號(hào)在某些外部的點(diǎn)(例如，數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的輸出)的真實(shí)計(jì)時(shí)可能沒有這種精確的關(guān)系，因?yàn)閮蓚€(gè)信號(hào)的傳播延遲可能是不同的。采用可編程波形發(fā)生器，注射脈沖的計(jì)時(shí)可以相對(duì)于RF波形連續(xù)地變化，為的是優(yōu)化注射脈沖與加速過程的結(jié)合。為了打開和關(guān)閉射束，這個(gè)信號(hào)能被激活或失去作用。該信號(hào)也能借助脈沖下落技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，以維持必需的平均射束電流。這種射束調(diào)節(jié)是通過選擇一個(gè)包含數(shù)目比較大的(大約1000個(gè))脈沖的宏觀時(shí)間間隔和改變?cè)谶@個(gè)間隔期間被激活的脈沖數(shù)目完成的。
圖8C展示一個(gè)較長(zhǎng)的注入控制脈沖，該脈沖對(duì)應(yīng)于多個(gè)RF周期。這個(gè)脈沖是在一串質(zhì)子被加速時(shí)產(chǎn)生的。周期性的加速過程只能捕獲有限數(shù)目的已被加速到最終能量并被抽提的粒子?？刂齐x子注入的計(jì)時(shí)能導(dǎo)致較低的氣體負(fù)荷和較好的真空條件，這將降低抽真空的需求和在加速周期期間改善高電壓和射束損失性。這可以用在由于離子源與射頻波形相位角的可接受的結(jié)合不需要圖8B所示的精確的注入計(jì)時(shí)的場(chǎng)合。這種方法在數(shù)目近似地與同步回旋加速器中的加速過程接受的“圈”數(shù)相對(duì)應(yīng)的RF周期里注射離子。為了打開和關(guān)閉射束或調(diào)制平均射束電流，這個(gè)信號(hào)也被激活或失去作用。
雖然已經(jīng)參照其優(yōu)選實(shí)施方案具體地展示和描述了這項(xiàng)發(fā)明，但是熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將理解在形式和細(xì)節(jié)方面各種不同的改變可以在不脫離權(quán)利要求書所囊括的本發(fā)明的范圍的情況下完成。
權(quán)利要求
1.一種同步回旋加速器，其中包括磁場(chǎng)發(fā)生器；諧振電路，該諧振電路包括安排在磁極之間的其間有橫跨磁場(chǎng)的間隙的電極；以及在電路中用電極改變諧振電路的諧振頻率的可變的無功元件；以及諧振電路的電壓輸入，該電壓輸入是在帶電粒子加速期間改變的振蕩電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，其中電壓輸入的振幅被改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，其中電壓輸入的頻率被改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，其中電壓的振幅和頻率被改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來把帶電粒子注入同步回旋加速器的離子源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括安排在磁極之間的從同步回旋加速器中抽提粒子束的抽提電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)用來探測(cè)諧振電路的諧振條件的傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的同步回旋加速器，其中電壓輸入的頻率被調(diào)節(jié)以維持諧振條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來控制可變無功元件的電抗和用來調(diào)節(jié)諧振電路的諧振頻率維持諧振條件的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來測(cè)量粒子束的射束監(jiān)控器，至少電壓輸入、離子源和抽提電極之一是受控的，以便補(bǔ)償粒子束的變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的同步回旋加速器，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束強(qiáng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的同步回旋加速器，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束計(jì)時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的同步回旋加速器，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束的空間分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的同步回旋加速器，其中振蕩電壓輸入是由可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器產(chǎn)生的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的同步回旋加速器，其中可編程波形發(fā)生器為了補(bǔ)償粒子束的變化至少控制離子源和抽提電極之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)用來探測(cè)諧振電路諧振條件的傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來探測(cè)粒子束變化的射束監(jiān)控器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，其中電壓輸入的頻率被調(diào)節(jié)以維持諧振條件。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括離子源和抽提電極，其中至少離子源和抽提電極之一是受控的以補(bǔ)償粒子束的變化。
20.一種同步回旋加速器，其中包括磁場(chǎng)發(fā)生器；諧振電路，該諧振電路包括安排在磁極之間的其間有橫跨磁場(chǎng)的間隙的電極；以及在電路中用電極改變諧振電路的諧振頻率的可變的無功元件；以及給諧振電路的電壓輸入，該電壓輸入是在帶電粒子加速期間被可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器改變的振蕩電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的同步回旋加速器，其中電壓輸入的振幅被改變。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的同步回旋加速器，其中電壓輸入的頻率被改變。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的同步回旋加速器，其中電壓的振幅和頻率被改變。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括離子源，受來自可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器的信號(hào)控制以將帶電粒子注入同步回旋加速器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括抽提電極，安排在磁極之間受來自可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器的信號(hào)控制從同步回旋加速器中抽提粒子束。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)探測(cè)諧振電路的諧振條件的傳感器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的同步回旋加速器，其中可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器通過調(diào)節(jié)電壓輸入的頻率來維持諧振條件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括通過控制可變無功元件的電抗和調(diào)節(jié)諧振電路的諧振頻率來維持諧振條件的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來測(cè)量粒子束的射束監(jiān)控器，可編程波形發(fā)生器通過至少控制電壓輸入、離子源和抽提電極之一來補(bǔ)償粒子束的變化。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的同步回旋加速器，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束強(qiáng)度。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的同步回旋加速器，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束計(jì)時(shí)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的同步回旋加速器，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束的空間分布。
33.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，進(jìn)一步為探測(cè)諧振電路諧振條件包括一個(gè)或多個(gè)的傳感器。
34.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，進(jìn)一步為探測(cè)粒子束的變化包括一個(gè)射束監(jiān)控器。
35.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，其中電壓輸入的頻率被調(diào)節(jié)以維持諧振條件。
36.根據(jù)權(quán)利要求1的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括離子源和抽提電極，其中至少離子源和抽提電極之一是為了補(bǔ)償粒子束的變化而受可編程波形發(fā)生器控制的。
37.一種在同步回旋加速器中產(chǎn)生粒子束的方法，該方法包括用離子源將帶電粒子注入同步回旋加速器；把振蕩電壓輸入加到包括其間有橫跨磁場(chǎng)的間隙的加速電極的諧振電路上，產(chǎn)生橫跨間隙并且將帶電粒子加速的振蕩電場(chǎng)，該振蕩電壓是受控的，以便在帶電粒子加速期間改變；以及用抽提電極抽提加速的帶電粒子形成粒子束。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中振蕩電壓輸入的振幅被改變。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中振蕩電壓輸入的頻率被改變。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中電壓的振幅和頻率被改變。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，進(jìn)一步包括探測(cè)諧振電路的諧振條件。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中電壓輸入的頻率被調(diào)節(jié)以維持諧振條件。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，進(jìn)一步包括在有振蕩電壓輸入和加速電極的電路中通過調(diào)節(jié)可變無功元件的電抗來維持諧振電路的諧振條件。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，進(jìn)一步包括用射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束強(qiáng)度；以及至少控制振蕩電壓輸入、離子源和抽提電極之一以便補(bǔ)償粒子束的變化。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束強(qiáng)度。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束計(jì)時(shí)。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束的空間分布。
48.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中振蕩電壓輸入是由可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器產(chǎn)生的。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的方法至少，其中可編程波形發(fā)生器控制離子源和抽提電極之一，以便補(bǔ)償粒子束的變化。
50.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括探測(cè)諧振電路的諧振條件。
51.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括探測(cè)粒子束的變化。
52.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)電壓輸入的頻率，以便維持諧振條件。
53.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括至少控制離子源和抽提電極之一，以便補(bǔ)償粒子束的變化。
54.一種用同步回旋加速器產(chǎn)生粒子束的方法，該方法包括用離子源將帶電粒子注射到同步回旋加速器上；把振蕩電壓輸入加到包括其間有橫跨磁場(chǎng)的間隙的加速電極的諧振電路上，驅(qū)動(dòng)橫跨間隙并且使帶電粒子加速的振蕩電場(chǎng)，該電壓輸入有由可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器決定的可變的振幅和頻率；以及用抽提電極抽提加速的帶電粒子形成粒子束。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中振蕩電壓輸入的振幅被改變。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中振蕩電壓輸入的頻率被改變。
57.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中電壓的振幅和頻率被改變。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量電路中的振蕩電壓和/或電流以便探測(cè)諧振電路的諧振條件。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中電壓輸入的頻率是為維持諧振條件而被調(diào)節(jié)的。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，進(jìn)一步包括在有振蕩電壓輸入和加速電極的電路中通過調(diào)節(jié)可變無功元件的電抗來維持諧振電路的諧振條件。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，進(jìn)一步包括用射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束；以及用數(shù)字式波形發(fā)生器至少控制電壓輸入、注入電極和抽提電極之一，以便補(bǔ)償粒子束的變化。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的方法，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束強(qiáng)度。
63.根據(jù)權(quán)利要求61的方法，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束計(jì)時(shí)。
64.根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其中射束監(jiān)控器測(cè)量粒子束的空間分布。
65.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，進(jìn)一步包括探測(cè)諧振電路的諧振條件。
66.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，進(jìn)一步包括探測(cè)粒子束的變化。
67.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)數(shù)字式波形發(fā)生器所產(chǎn)生的電壓輸入的頻率，以便維持諧振條件。
68.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，進(jìn)一步包括至少控制離子源和抽提電極之一，以便用數(shù)字式波形發(fā)生器補(bǔ)償粒子束的變化。
69.一種同步回旋加速器，其中包括用來把帶電粒子注入同步回旋加速器的注射裝置；用振蕩電場(chǎng)將帶電粒子加速的加速裝置，該振蕩電場(chǎng)在帶電粒子加速期間是變化的；以及用來抽提加速的帶電粒子形成粒子束的抽提裝置。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的同步回旋加速器，其中加速裝置進(jìn)一步包括諧振電路，該諧振電路包括加到其間有橫跨磁場(chǎng)的間隙的加速電極上的振蕩電壓輸入，該振蕩電壓輸入驅(qū)動(dòng)橫跨間隙的振蕩電場(chǎng)。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括在帶電粒子加速期間改變振蕩電壓輸入的電壓控制裝置。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來監(jiān)控粒子束的監(jiān)控裝置。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括在有振蕩電壓輸入和加速電極的電路中用來改變諧振電路的諧振頻率的諧振頻率控制裝置。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的同步回旋加速器，進(jìn)一步包括用來探測(cè)諧振電路的諧振條件的諧振探測(cè)裝置。
全文摘要
同步回旋加速器包含一個(gè)諧振電路，該諧振電路包括其間有橫跨磁場(chǎng)的間隙的電極。振蕩電壓輸入產(chǎn)生橫跨所述間隙的振蕩電場(chǎng)，該振蕩電壓輸入有由可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器決定的可變的振幅和頻率。同步回旋加速器可以包括在電路中用電極改變諧振頻率的可變電容器。同步回旋加速器可以進(jìn)一步包括電壓受可編程的數(shù)字式波形發(fā)生器控制的注入電極和抽提電極。同步回旋加速器可以進(jìn)一步包括射束監(jiān)控器。同步回旋加速器能通過測(cè)量諧振電路中受電壓輸入驅(qū)動(dòng)的電壓和/或電流探測(cè)諧振電路的諧振條件，和調(diào)節(jié)可變電容器的電容或電壓輸入的頻率以維持該諧振條件。可編程波形發(fā)生器至少能依照射束強(qiáng)度和根據(jù)諧振條件變化調(diào)節(jié)振蕩電壓輸入、注入電極電壓、抽提電極電壓的其中之一。
文檔編號(hào)H05H7/02GK101061759SQ200580024522
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者阿蘭·斯利斯基, 肯尼斯·加爾 申請(qǐng)人:斯蒂爾瑞弗系統(tǒng)有限公司