同步回旋加速器射束軌道和rf驅動同步回旋加速器的制造方法
【專利說明】同步回旋加速器射束軌道和RF驅動同步回旋加速器
[0001] 本申請要求2012年7月27日提交的美國臨時申請序列號61/676,377化及2013 年7月24日提交的美國專利申請序列號13/949, 459的優先權，該兩個申請的公開內容通 過引用W其整體被合并在此。
【背景技術】
[0002] 利用同步回旋加速器的離子加速是一種成熟的技術，其非常適合于產生高能量但 是相對較低平均離子束電流。加速是通過在離子束群（ion beam packet)從軸對稱靜態磁 場的中屯、向外螺旋行進時對其施加高頻(通常是射頻（RF))電場而實現的。眾所周知的是， 隨著離子束被加速，需要調節同步回旋加速器中的RF驅動的頻率。RF驅動可W被擴展為包 括可變頻率RF生成器、一個或多個RF功率放大器W及磁場內部的一個或多個結構（比如RF 空腔或D形盒（dee))，其中對離子束群施加加速電場。因為RF頻率在加速期間發生變化， 所W通常在任一時間在器件中僅有一束離子。回旋加速頻率發生變化，W便隨著被加速粒 子的能量在加速W及磁場發生徑向變化W便提供射束聚焦的事實期間增加而補償其相對 論質量的改變。機器的孔中的磁場對于軌道穩定性需要滿足W下要求。磁場的數值需要隨 著半徑的增加而減小，同時在加速區段上保持W下數值：
【主權項】
1. 一種從回旋加速器產生和提取具有預定能量的離子束的方法，包括： 將離子引入到所述回旋加速器中； 利用RF驅動對離子進行加速，以便在所述回旋加速器中作為離子束移動； 在所述加速期間感測所述離子束在所述回旋加速器中的位置； 利用所述離子束的所述位置改動所述RF驅動，以便保持所期望的加速；以及 提取所述離子束。
2. 權利要求1的方法，其還包括通過對回旋加速器線圈施加電流來在所述回旋加速器 中建立磁場，所述磁場被用來確定所述離子束的所述預定能量。
3. 權利要求1的方法，其中，所述RF驅動包括頻率、相位和幅度，并且其中所述RF驅動 的所述相位被改動。
4. 權利要求1的方法，其中，所述RF驅動包括頻率、相位和幅度，并且其中所述RF驅動 的所述頻率被改動。
5. 權利要求1的方法，其中，所述RF驅動包括頻率、相位和幅度，并且其中所述RF驅動 的所述幅度被改動。
6. 權利要求1的方法，其中，通過激勵非軸對稱脈沖磁場來提取所述離子束。
7. 權利要求6的方法，其中，當所述離子束達到預定位置和速度時激勵所述非軸對稱 脈沖磁場。
8. 權利要求6的方法，其中，利用開環控制實施所述激勵。
9. 權利要求8的方法，其中，所述開環控制利用從由離子質量、離子質荷比以及所期望 的離子束能量構成的組當中選擇的信息來激勵所述磁場。
10. 權利要求6的方法，其中，利用鎖相環控制實施所述激勵。
11. 權利要求1的方法，其中，所述離子束的所述預定能量被用來確定將要如何改動所 述RF驅動。
12. -種回旋加速器，包括： 被部署為檢測離子束的存在的射束檢測器； 與所述射束檢測器通信的射束傳感器； 具有可變相位或頻率輸出的RF波生成器；所述輸出被定義為RF驅動； 與所述RF驅動通信的RF空腔或D形盒；以及 電子控制單元，與所述射束傳感器通信并且具有與所述RF波生成器通信的輸出以便 控制所述RF驅動，從而控制所述離子束的速度和位置。
13. 權利要求12的回旋加速器，其還包括用以生成非軸對稱脈沖磁場以便提取所述離 子束的沖擊線圈。
14. 權利要求13的回旋加速器，其中，所述電子控制單元與所述沖擊線圈通信，并且在 所述離子束達到預定位置和速度時激勵所述沖擊線圈。
15. 權利要求14的回旋加速器，其中，所述電子控制單元利用開環控制來激勵所述沖 擊線圈以便生成所述磁場。
16. 權利要求15的回旋加速器，其中，所述開環控制包括從由離子質量、離子質荷比以 及所期望的離子束能量構成的組當中選擇的信息。
17. 權利要求14的回旋加速器，其中，所述電子控制單元利用來自所述射束傳感器的 信息來激勵所述線圈生成所述磁場。
18. 權利要求12的回旋加速器，其中，所述射束檢測器被部署在所述RF驅動的改變速 率最小的位置。
19. 權利要求12的回旋加速器，其中，所述射束檢測器被部署在所述RF驅動最小的位 置。
20. 權利要求13的回旋加速器，還包括被用來生成磁場以便約束所述離子束并且確定 所述離子束在提取時的最終能量的回旋加速器線圈，并且還包括第二沖擊線圈，使得所述 沖擊線圈和所述第二沖擊線圈對于所述回旋加速器線圈具有零互感。
【專利摘要】本發明規定在同步回旋加速器的射頻（RF）驅動中使用反饋，控制加速場的相位和/或幅度作為確保射束的最優加速、提高平均射束電流以及改動射束軌道的措施，以便隨著射束能量的變化允許適當的提取。通過射束的快速加速和提取減小空間電荷的效應，并且可以提高脈沖的重復速率。提出了幾種措施用于監測同步回旋加速器中的射束的相位，并且調節RF的相位和幅度，以便優化射束的加速并且調節射束的提取和注入。還描述了使用與同步回旋加速器的接受窗口匹配的脈沖離子源。
【IPC分類】H05H13-00
【公開號】CN104663003
【申請號】CN201380050677
【發明人】L.布隆伯格, J.V.米納維尼, A.L.拉多文斯基, P.C.邁克爾
【申請人】麻省理工學院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年7月25日
【公告號】EP2878180A1, US20140028220, WO2014018706A1