[发明专利]一种射频四极场加速器及其加速方法

权利要求书

1.一种射频四极场加速器，其特征在于，该加速器根据基本参数的变化规律划分为径向匹配段、成形段、小能量接受度段和加速段；

所述径向匹配段用于实现来自低能传输线中不随时间变化的输入束流与射频四极场中随时间变化的聚焦系统之间的匹配；

所述成形段用于使来自所述径向匹配段的束流形成纵向结构；

所述小能量接受度段用于完成对来自所述成形段的束流的聚束，在聚束过程中，通过配置小的调制因子并使其缓慢增加实现小的能量接受度，通过小的能量接受度来丢失2％～3％的束流并保证传输效率高于95％；

所述加速段用于将来自所述小能量接受度段的束流加速至最终目标能量。

2.如权利要求1所述的射频四极场加速器，其特征在于，所述加速段包括增能段和常规加速段，所述增能段用于通过使调制因子快速增加来快速提升来自所述小能量接收度段的束流的能量；所述常规加速段用于将来自所述增能段的束流加速至所述最终目标能量。

3.如权利要求1或2所述的射频四极场加速器，其特征在于，所述成形段通过增加加速单元数量以及优化调制因子和同步相位，获得相较现有技术常规成形段更小的纵向发射度。

4.如权利要求3所述的射频四极场加速器，其特征在于，在所述成形段中，加速单元数量为80-90个，调制因子由1逐渐增大到1.05～1.07之间，同步相位由-90°逐渐增大到-80°～-75°之间。

5.如权利要求1或2所述的射频四极场加速器，其特征在于，所述径向匹配段通过增加加速单元数量并优化其电极形状，使匹配束流参数中alpha降低和beta增大，以降低在低能传输线传输时束流的包络或者增加RFQ加速器前放置束流诊断元件空间。

6.如权利要求5所述的射频四极场加速器，其特征在于，在所述径向匹配段中，加速单元数量为10～30个，所述匹配束流参数中的alpha在0.5～1之间，beta在3～8cm/rad之间。

7.如权利要求1所述的射频四极场加速器，其特征在于，其横向聚集强度的设置范围为4～8，根据运行占空比，打火系数的设置范围为1.2～2.5。

8.一种射频四极场加速器的加速方法，其特征在于，该射频四极场加速器根据基本参数的变化规律划分为径向匹配段、成形段、小能量接受度段和加速段，所述加速方法包括：

所述径向匹配段实现来自低能传输线中不随时间变化的输入束流与射频四极场中随时间变化的聚焦系统之间的匹配；

所述成形段使来自所述径向匹配段的束流形成纵向结构；

所述小能量接受度段完成对来自所述成形段的束流的聚束，在聚束过程中，通过配置小的调制因子并使其缓慢增加实现小的能量接受度，通过小的能量接受度来丢失2％～3％的束流并保证传输效率高于95％；

所述加速段将来自所述小能量接受度段的束流加速至最终目标能量。

9.如权利要求8所述的加速方法，其特征在于，所述加速段包括增能段和常规加速段，所述加速段将来自所述小能量接受度段的束流加速至最终目标能量包括：

所述增能段通过使调制因子快速增加来快速提升来自所述小能量接收度段的束流的能量；

所述常规加速段将来自所述增能段的束流加速至所述最终目标能量。