中国科学院近代物理研究所秦元帅获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院近代物理研究所申请的专利利用射频腔对强流高功率粒子束进行快速均匀扫描的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114980471B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210421752.X,技术领域涉及:H05H7/00;该发明授权利用射频腔对强流高功率粒子束进行快速均匀扫描的方法是由秦元帅;黄玉璐;贾欢;何源;黄贵荣设计研发完成,并于2022-04-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本利用射频腔对强流高功率粒子束进行快速均匀扫描的方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种利用射频腔对强流高功率粒子束进行快速均匀扫描的方法,包括:通过聚焦元件组将强流高功率粒子束汇聚为靶面所需求的束斑尺寸;通过聚焦元件组控制射频腔与靶面间的相移;对束流偏转,使得束流按照需求方向打靶;选取适当的射频腔基频,使得束团与射频腔有频差,实现束斑以靶面为中心呈不同角向位置分布,即角向滑相扫描;选取适当的射频腔谐波阶次、谐波频率和谐波分量幅值,使得相邻束团中心感受到射频腔的横向场的作用效果不同,从而实现靶面处束斑中心的径向变化;利用正交三稳射频腔横向电磁场对束流进行横向踢轨,使得束斑均匀地分配到靶面的圆形区域。
本发明授权利用射频腔对强流高功率粒子束进行快速均匀扫描的方法在权利要求书中公布了:1.一种利用射频腔对强流高功率粒子束进行快速均匀扫描的方法,其特征在于包括: 通过聚焦元件组将强流高功率粒子束汇聚为靶面所需求的束斑尺寸; 通过聚焦元件组控制射频腔与靶面间的相移,聚焦元件组采用沿束流传输线间隔布置的11台四极磁铁,聚焦元件组还用于实现射频腔与靶面间的相移控制,经优化四极磁铁梯度,实现射频腔与靶面间相移为k+12π,从而使得射频腔的横向踢轨效应最大; 对束流偏转,使得束流按照需求方向打靶; 选取射频腔基频,使得束团与射频腔有频差,实现束斑以靶面为中心呈不同角向位置分布,即角向滑相扫描;射频腔基频fc根据束流微脉冲频率f0、靶面上环形扫描半径R、靶面处束斑均方根RMS尺寸σ进行确定,扫描后束斑在靶面的分布数量N≥2πR2σ,fc=n-mNf0,其中,n为正整数,m为小于N的整数,且m与N互质; 选取射频腔谐波阶次、谐波频率和谐波分量幅值,使得相邻束团中心感受到射频腔的横向场的总作用效果不同,实现靶面处束斑中心的径向变化,过程为:根据靶面处束斑分布需求选取射频腔谐波阶次、谐波频率调谐和谐波分量幅值,径向调制函数展开至高阶后,通过积化和差的方法将不同频率项分离,确保不同谐波分量幅值恒定,基波和谐波的频率通过调谐器调频进行实现; 根据靶面处束斑分布需求选取适当的射频腔谐波阶次、谐波频率调谐和谐波分量幅值,包括: 束斑中心在靶面的位置随时间的变化描述为: 其中,为角向角频率,和为束斑在靶面的坐标,t为时间; 幅值调制项可展开为高次谐波形式: ,其中,为径向频率相关项,m 0 、m 1…为谐波系数; 将展开的幅值调制项代入束斑中心位置中: 利用积化和差公式,将不同频率项分离,从而确保不同谐波分量的幅值恒定,腔体三稳运行: 确定射频腔需提供谐波频率为的高阶谐波,h为阶次; 为形成圆形区域内严格均匀分布,束斑在靶面上的径向位置随时间变化需满足,将波形按照傅里叶展开,基于谐波频率和选择的阶次即可确定谐波分量幅; 利用正交三稳射频腔横向电磁场对束流进行横向踢轨,使得束斑均匀地分配到靶面的圆形区域。
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