[发明专利]一种紧凑型回旋加速器中超导线圈的轴向对中方法

说明书

本发明公开了一种紧凑型回旋加速器中超导线圈的轴向对中方法，包括以下步骤：测量加速器中心平面超导线圈轴向磁场分布Bc；调整超导线圈轴向偏移位置ΔZ实现轴向对中。本发明克服了传统的偏见：即现有技术解决紧凑型回旋加速器中超导线圈的轴向非对中问题时，一般通过径向磁场测量的方式调整超导磁体的轴向位置，该偏见导致不但工程实施难度大，而且测量精度较难保证；本发明提出仅测量加速器中心平面超导线圈提供的轴向磁场分布，并配合束流调试阶段调整超导线圈轴向偏移位置，通过数次迭代即可实现超导线圈轴向对中，实施简单，对中精度高。

技术领域

本发明属于紧凑型超导回旋加速器技术领域，尤其涉及一种紧凑型回旋加速器中超导线圈的轴向对中方法。

背景技术

在回旋加速器中，磁场由两部分组成：一部分由线圈自身提供，一部分由磁铁被磁化后产生。如果是常温磁铁(非超导磁铁)，因为其磁场比较弱、还因为常温磁铁中线圈贡献的磁场非常小、即使线圈有一点上下不对称也无所谓，因为常温磁铁的磁场主要由磁铁贡献，所以常温加速器只需要磁铁上下对称即可。

超导磁铁不同于常温磁铁，超导回旋加速器中超导线圈提供的磁场占比大，所以要求超导回旋加速器中的超导线圈也是对称的，所谓要求超导线圈也是对称的如图1所示，就是要求上下两对线圈的中心面与加速器中心平面重合、或者在各个平面在同一水平线上，如图1中左图所示为理想情况下的磁场呈上下对称形态，中心平面仅有轴向向下的磁场分量B_z，束团在加速器轴向向下磁场分量B_z的作用下在中心平面沿着受力方向做旋转运动。如图1右图是线圈上下非对称的情况，由于线圈不像磁铁是加工出来的(由于磁铁是加工出来的、很容易保证上下对称)、而线圈是绕制出来、绕制出来的线圈很难做到上下对称，非对称线圈产生的磁场会在中心平面产生水平向左的径向磁场分量B_r，由于产生径向磁场分量B_r,，使粒子受到轴向的作用力而偏离加速器中心平面；当这种作用力足够大时，将使粒子打在上下磁极或高频腔体上，导致磁体受损或高频打火，影响加速器的运行稳定性。

为了使线圈轴向对中，现有的技术往往采用测量超导磁铁磁场的方法来确定超导线圈的轴向对中，比如，采用霍尔探头测量中心平面磁场的B_r，调整超导磁体的轴向位置，直到中心平面的B_r达到最小。这种方法往往需要制造较复杂的磁场测量装置，且磁场的B_r分量相对于主磁场B_z分量是一个小量，磁场测量方式很难实现超导线圈的轴向高精度定位。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种紧凑型回旋加速器中超导线圈的轴向对中方法，目的是解决紧凑型回旋加速器中束流偏离加速器中心平面带来较大束流损失的问题。

本发明为解决其技术问题提出以下技术方案

一种紧凑型回旋加速器中超导线圈的轴向对中方法，包括以下步骤：

步骤一、测量加速器中心平面超导线圈轴向磁场分布Bc；

步骤二、调整超导线圈轴向偏移位置ΔZ实现轴向对中。

所述步骤一具体过程如下：

⑴在加速器磁场测量阶段，在超导线圈目标流强I下，测量得到加速器中心平面轴向平均磁场分布B_z；

⑵将超导线圈电流提升10A，即电流达到I+10A，测量得到新的加速器中心平面轴向磁场分布

⑶由以上两个磁场分布得到目标流强I下，超导线圈提供的轴向磁场分布

⑷根据目标流强I下的中心平面磁场分布B_z,根据束流动力学软件计算得到不同半径位置的V_z,V_z为粒子运动一圈轴向的振荡数，表示的是加速器的轴向聚焦大小。