[发明专利]一种质子聚焦用毛细管最佳参数确定方法及系统

权利要求书

1.一种质子聚焦用毛细管最佳参数确定方法，其特征在于，包括：

获取电离毛细管的工作参数，所述工作参数包括充气气压、气体种类、室温、安放距离、质子中心能量、可接受的能量损失率和放电回路等效电感；

根据所述工作参数，建立电离毛细管的多参数非线性规划描述模型；

获取电离毛细管的退化约束条件；

根据所述多参数非线性规划描述模型、所述退化约束条件和现实应用条件，确定规划问题退化模型；

根据所述规划问题退化模型，确定电离毛细管的孔径、长度和放电电流。

2.根据权利要求1所述的质子聚焦用毛细管最佳参数确定方法，其特征在于，所述根据所述工作参数，建立电离毛细管的多参数非线性规划描述模型，具体包括：

根据所述工作参数，建立电离毛细管的多参数非线性规划描述模型：

其中，V为充电电压，p＝n₀k_bT₀，n₀为等离子体的密度(最外层电子电离，近似等于气体密度)，p为充气压强，k_b为玻尔兹曼常量，T₀为室温，a和b均为实验规律确定的参数，L为毛细管的长度，u为气体流速，由Poiseuille方程u＝r²Δp/(2μL)求出，ρ＝n₀m_μ是气体密度，μ为粘度，Δp为压差，真空中Δp＝p，r为毛细管的孔径，m_μ为气体分子质量，N_D为德拜球中的电子数，是德拜长度，Z_p为入射离子有效电荷数(质子为1)，ν_p＝(2E/m₀)^1/2，ν_p为质子速度，ν_th＝(3k_bT_e/m_e)^1/2，ν_th为电子热速度，ω_ce＝eB/m_e，ω_ce为电子回旋频率，ω_pe＝[n₀e²/(ε₀m_e)]^1/2，ω_pe为等离子体频率，E为质子能量，m_e为电子质量，m₀为质子质量，e为元电荷，ε₀为真空介电常数，B为磁感应强度，ν为可接受的能量损失率，为弛豫时间，Λ＝3N_D，I_max为峰值电流，I为毛细管聚焦质子所需的放电电流，K为透镜的传输函数，为磁场梯度，μ₀为真空磁导率，为毛细管内等离子体的电子温度，T_u实验规律确定的参数，μ₀为真空磁导率，ω为放电电路的振荡特征频率，dz为质子传输方向的坐标微分。

3.根据权利要求2所述的质子聚焦用毛细管最佳参数确定方法，其特征在于，所述获取电离毛细管的退化约束条件，具体包括：

获取电离毛细管的退化约束条件：MeV质子在10¹⁵～10²¹cm^-3密度范围内的能损不足1％/m，

4.根据权利要求2所述的质子聚焦用毛细管最佳参数确定方法，其特征在于，所述根据所述多参数非线性规划描述模型、所述退化约束条件和现实应用条件，确定规划问题退化模型，具体包括：

根据所述多参数非线性规划描述模型、所述退化约束条件和现实应用条件，确定规划问题退化模型：

5.根据权利要求1所述的质子聚焦用毛细管最佳参数确定方法，其特征在于，所述根据所述规划问题退化模型，确定电离毛细管的孔径、长度和放电电流，具体包括：

根据所述规划问题退化模型采用公式确定电离毛细管的孔径、长度和放电电流；

其中，L_s为等效电感，C为储能电容。