基于响应矩阵的RFQ新调谐算法的验证与实现

射频四极场加速器(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)广泛应用于质子加速器装置中,高频率、紧凑型RFQ的发展可以推动质子加速器装置的小型化,同时也面临调谐困难的问题。紧凑型RFQ的性能对腔体尺寸的敏感度高,基于理论物理特性的传统调谐算法难以取得良好效果,而基于腔体实际物理特性的调谐算法则可以解决紧凑型RFQ的调谐难点。本文提出了一种基于响应矩阵和最小二乘法的调谐算法,该算法可以限定求解的范围,避免计算结果超出调谐器可调谐范围的问题;为二极场分量赋予权重,可以高效地降低二极场误差,解决二极场分量难以调谐的问题。根据新的调谐算法分别在模拟环境下的RFQ样机上完成了调谐实验,在搭建的测量平台获得的结果显示:初始状态下二、四极场误差分别为24.09%和1.57%,经过5次调谐后两者误差分别降为2.33%和1.39%,验证了调谐算法的有效性。该调谐算法具有普适性,也可以用于其他频率的RFQ,将来还可以促进质子加速器装置的小型化,推动医用质子装置的普及。