[发明专利]用于粒子加速器的波导

权利要求书

1.一种波导单元，具有螺旋腔。

2.根据权利要求1所述的波导单元，其中，所述波导单元具有中心轴线和具有横向截面的腔，所述横向截面的绕所述中心轴线的旋转位置沿着所述中心轴线变化。

3.根据权利要求1或2所述的波导单元，其中，所述横向截面沿着所述单元的长度连续地螺旋旋转。

4.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述横向截面沿着所述单元的长度以固定的旋转率旋转。

5.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述横向截面沿着所述单元的长度螺旋地旋转180度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述波导单元在第一平面中的纵向截面和所述波导单元在与所述第一平面正交的第二平面中的纵向截面是彼此异相180度的相同形状。

7.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述横向截面是极坐标转换的膜片到膜片2D笛卡尔单元形状。

8.根据权利要求7所述的波导单元，其中，在第一平面中观察到的所述单元的纵向截面是膜片到膜片2D笛卡尔单元形状，并且在与所述第一平面正交的第二平面中观察到的所述单元的纵向截面是赤道到赤道2D笛卡尔单元形状。

9.一种波导，包括一系列的根据权利要求1至8中任一项所述的单元。

10.根据权利要求9所述的波导，其中，在第一平面中的所述纵向截面具有周期性结构，并且其中，在与所述第一平面正交的第二平面中的所述纵向截面具有相对于所述第一平面异相180度的周期性结构。

11.一种确定波导单元的3D形状的方法，所述方法包括：

识别2D截面；

沿着所述单元的长度绕中心轴线螺旋地旋转所述截面以生成3D形状；以及

输出所述3D形状。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，螺旋地旋转所述截面包括：使所述截面沿着所述单元的长度旋转180度。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述波导单元具有长度L，其中：

所述识别2D截面包括：

在笛卡尔坐标中识别单元的笛卡尔2D截面；以及

通过将所述笛卡尔2D截面转换为极坐标在极坐标中生成极性2D截面，方向θ被定义为在0至L/2π之间；

并且其中，所述沿着所述单元的长度绕中心轴线螺旋地旋转2D截面以生成3D形状包括：

以π/L的扭转率在笛卡尔坐标系的z轴上向后挤压2D极坐标形状。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述识别2D截面包括：

识别单元的周期性笛卡尔2D截面，其中所述周期性笛卡尔2D截面定义周期性函数f(z)；

并且其中，所述沿着所述单元的长度绕中心轴线螺旋地旋转所述截面以生成3D形状包括：

在螺旋坐标系中将所述周期函数f(z)变换为新的函数F(θ)，其中，通过扭转率π/L变换z值，θ值在0至L/2π的范围内。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述单元的所述笛卡尔2D截面包括膜片到膜片单元形状，并且其中，所述单元在第一平面中的纵向截面是所述膜片到膜片笛卡尔单元形状，并且所述单元在与所述第一平面正交的第二平面中的纵向截面是赤道到赤道笛卡尔单元形状。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，所述笛卡尔2D截面是已知腔形状的纵向截面，并且其中，所述已知腔形状包括以下形状中的一者：丸盒形状、椭圆形形状、Ichiro形状、或Tesla形状。