一种实现束团分离的方法和装置

摘要

本文公开一种实现束团分离的方法和装置，包括：通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从原始束团分离；对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；其中，由第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位。本发明实施例基于脉冲信号对原始束团进行操纵，在无需复杂的系统组成的情况下，实现了小束团的高效分离。

权利要求

1.一种实现束团分离的方法，包括：

通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离；

对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；

其中，由所述第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与所述第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，所述第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位；所述脉冲信号包括：脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；

所述第一势阱电压作用于所述第一区域的第一端；所述第二势阱电压作用于所述第一区域的第二端；所述第三势阱电压作用于所述第二区域的第一端；所述第四势阱电压作用于所述第二区域的第二端；所述第一区域的第二端与所述第二区域的第一端相邻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，包括：打开所述第一势阱电压和所述第二势阱电压并持续第一预设时长，以使所述第一束团稳定在所述第一区域；

保持第一势阱电压为打开状态，关闭所述第二势阱电压的同时打开所述第四势阱电压并持续第二预设时长，以使预设数量的所述第一束团的粒子从所述第一区域流出至所述第二区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，包括：打开所述第三势阱电压第三预设时长，通过打开的所述第三势阱电压和处于打开状态的所述第四势阱电压，将流出至所述第二区域的粒子稳定后形成所述第二束团。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，包括：打开所述第一势阱电压和所述第四势阱电压并持续第四预设时长，以使所述第一束团稳定在由所述第一区域和所述第二区域组成的区域；

保持所述第一势阱电压和所述第四势阱电压为打开状态，同时打开所述第二势阱电压和所述第三势阱电压第五预设时长，以将所述第一束团中预设数量的粒子分离至所述第二区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，包括：保持打开的所述第三势阱电压和所述第四势阱电压第六预设时长，通过打开的所述第三势阱电压和处于打开状态的所述第四势阱电压，将流出至所述第二区域的粒子稳定后形成所述第二束团。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，包括：同时打开第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压并持续第七预设时长，通过打开的所述第一势阱电压和所述第二势阱电压将所述第一束团稳定在所述第一区域；

按照预设相位平移速度对所述第一势阱电压、所述第二势阱电压、所述第三势阱电压和所述第四势阱电压进行第八预设时长的平移，以使所述第二区域内包含预设数量的粒子。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，包括：保持所述第三势阱电压和所述第四势阱电压打开并持续第九预设时长，通过打开的所述第三势阱电压和处于打开状态的所述第四势阱电压，将所述第二区域的粒子稳定后形成所述第二束团。

8.一种实现束团分离的装置，包括：第一操纵单元和第二操纵单元；其中，第一操纵单元设置为：通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离；

第二操纵单元设置为：对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；

其中，由所述第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与所述第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，所述第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位；所述脉冲信号包括：脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；

所述第一势阱电压作用于所述第一区域的第一端；所述第二势阱电压作用于所述第一区域的第二端；所述第三势阱电压作用于所述第二区域的第一端；所述第四势阱电压作用于所述第二区域的第二端；所述第一区域的第二端与所述第二区域的第一端相邻。

9.一种实现束团分离的装置，包括：控制器单元和脉冲信号产生单元；其中，控制器单元设置为：确定对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵和对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵的脉冲信号的参数信息；

脉冲信号产生单元设置为：根据确定的参数信息产生脉冲信号；

其中，所述参数信息包括：幅度、相位和作用时间信息；由所述第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值大于预设比值，所述第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位；所述第二束团为对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵后，俘获的由分离的粒子组成的束团；所述脉冲信号包括：脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；

脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；所述第一势阱电压作用于所述第一区域的第一端；所述第二势阱电压作用于所述第一区域的第二端；所述第三势阱电压作用于所述第二区域的第一端；所述第四势阱电压作用于所述第二区域的第二端；所述第一区域的第二端与所述第二区域的第一端相邻。

说明书

一种实现束团分离的方法和装置

技术领域

[0001] 本文涉及但不限于同步加速器技术，尤指一种实现束团分离的方法和装置。

背景技术

[0002] 同步加速器(Synchrotron)是一种使带电粒子在高真空中受磁场力控制沿固定环形轨道运动，受电场力作用不断加速(升能)达到高能量的装置。为了维持粒子在升能过程的轨道稳定，同步加速器需要保持磁场幅度和电场频率随粒子能量同步变化，最终引出粒子束流，为基础科学研究、临床医学以及工业生产领域提供各种粒子束和辐射线。随着对引出粒子束流在终端应用的需求和研究越来越广泛，尤其在癌症治疗的三维(3D)点扫描方面，从利用屏蔽体进行适形照射到多能量慢引出，人们解决了次级粒子产生和较大残余辐射的问题，如果可以实现多能量快引出，将会使得同步加速器的束流应用便利性更好，对于快引出的引出方式，如果能将束团提前在环内分成小束团，在引出时将大大方便。采用传统射频腔压在束流纵向相空间的操纵难以实现小束团的自由分割；图1为相关技术在射频腔压作用下形成bucket区域(粒子稳定存在的区域)的示意图，如图1所示，射频腔压作用下在纵向相空间形成的bucket，获得小束团时需要将由bucket形成的束团分割成两个，再将两个分割成4个，直到分割得到需要的小束团，这不但需要复杂的射频谐波系统，还需要较长时间才能完成整个分割过程，且小束团的粒子数量很难做到可控；该粒子稳定区域的产生限制了小束团的产生。

[0003] 如何在简化产生小束团的系统结构的同时，提升小束团的产生精度和效率，成为一个有待解决的技术问题。

发明内容

[0004] 以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

[0005] 本发明实施例提供一种实现束团分离的方法和装置，能够基于简单的系统组成，实现小束团的分离。

[0006] 本发明实施例提供了一种实现束团分离的方法，包括：

[0007] 通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离；

[0008] 对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；

[0009] 其中，由所述第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与所述第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，所述第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位；所述脉冲信号包括：脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；所述第一势阱电压作用于所述第一区域的第一端；所述第二势阱电压作用于所述第一区域的第二端；所述第三势阱电压作用于所述第二区域的第一端；所述第四势阱电压作用于所述第二区域的第二端；所述第一区域的第二端与所述第二区域的第一端相邻。

[0010] 还一方面，本发明实施例还提供一种实现束团分离的装置，包括：第一操纵单元和第二操纵单元；其中，

[0011] 第一操纵单元设置为：通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离；

[0012] 第二操纵单元设置为：对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；

[0013] 其中，由所述第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与所述第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，所述第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位；所述脉冲信号包括：脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；所述第一势阱电压作用于所述第一区域的第一端；所述第二势阱电压作用于所述第一区域的第二端；所述第三势阱电压作用于所述第二区域的第一端；所述第四势阱电压作用于所述第二区域的第二端；所述第一区域的第二端与所述第二区域的第一端相邻。

[0014] 还一方面，本发明实施例还提供一种实现束团分离的装置，包括：控制器单元和脉冲信号产生单元；其中，

[0015] 控制器单元设置为：确定对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵和对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵的脉冲信号的参数信息；

[0016] 脉冲信号产生单元包括设置为：根据确定的参数信息产生脉冲信号；

[0017] 其中，所述参数信息包括：幅度、相位和作用时间信息；由所述第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与所述第二束团所在的第二区域的相位范围的比值大于预设比值，所述第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位；所述脉冲信号包括：脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；所述第一势阱电压作用于所述第一区域的第一端；所述第二势阱电压作用于所述第一区域的第二端；所述第三势阱电压作用于所述第二区域的第一端；所述第四势阱电压作用于所述第二区域的第二端；所述第一区域的第二端与所述第二区域的第一端相邻。

[0018] 本申请技术方案包括：通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从原始束团分离；对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；其中，由第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位。本发明实施例基于脉冲信号对原始束团进行操纵，在无需复杂的系统组成的情况下，实现了小束团的高效分离。

[0019] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0020] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

[0021] 图1为相关技术在射频腔压作用下形成bucket区域的示意图；

[0022] 图2为本发明实施例实现束团分离的方法的流程图；

[0023] 图3为本发明实施例实现束团分离的装置的结构框图；

[0024] 图4为本发明实施例另一实现束团分离的装置的结构框图；

[0025] 图5为本应用示例脉冲方波的波形示意图；

[0026] 图6为本应用示例第一区域和第二区域的示例图；

[0027] 图7为本应用示例一获得小束团前束流纵向相空间分布示意图；

[0028] 图8为本应用示例一获得小束团后束流纵向相空间分布示意图；

[0029] 图9为本应用示例另一获得小束团前束流纵向相空间分布示意图；

[0030] 图10为本应用示例另一获得小束团后束流纵向相空间分布示意图；

[0031] 图11为本应用示例相位跳变前的示例图；

[0032] 图12为本应用示例相位跳变后的示例图；

[0033] 图13为本应用示例再一获得小束团前束流纵向相空间分布示意图；

[0034] 图14为本应用示例再一获得小束团后束流纵向相空间分布示意图。

具体实施方式

[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

[0036] 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0037] 图2为本发明实施例实现束团分离的方法的流程图，如图2所示，包括：

[0038] 步骤201、通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离；

[0039] 在一种示例性实例中，本发明实施例中的脉冲信号包括以下任意种类之一：三角波、方波和梯形波。

[0040] 步骤202、对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；

[0041] 其中，由第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位。

[0042] 在一种示例性实例中，本发明实施例预设相位包括：320度的相位。本发明实施例中的第一区域和第二区域为粒子稳定运动的bucket区域。

[0043] 本申请技术方案包括：通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从原始束团分离；对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；其中，由第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位。本发明实施例基于脉冲信号对原始束团进行操纵，在无需复杂的系统组成的情况下，实现了小束团的高效分离。

[0044] 在一种示例性实例中，本发明实施例中的脉冲信号包括：

[0045] 脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；

[0046] 脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；

[0047] 其中，第一势阱电压作用于第一区域的第一端；第二势阱电压作用于第一区域的第二端；第三势阱电压作用于第二区域的第一端；第四势阱电压作用于第二区域的第二端；第一区域的第二端与第二区域的第一端相邻。

[0048] 本发明实施例通过上述脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离，对分离的粒子所在的纵向相空间通过上述脉冲信号进行第二操纵，实现了粒子的分离和小束团的稳定。

[0049] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以基于相关技术计算第二区域中第二束团中包含的粒子数量，例如、基于快电流变压器(FCT)确定第二束团中的粒子数量。在一种示例性实例中，本发明实施例中的第二束团包括本领域技术人员根据相位范围确定的小束团。

[0050] 在一种示例性实例中，本发明实施例通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，包括：

[0051] 打开第一势阱电压和第二势阱电压并持续第一预设时长，以使第一束团稳定在第一区域；

[0052] 保持第一势阱电压为打开状态，关闭第二势阱电压的同时打开第四势阱电压并持续第二预设时长，以使预设数量的第一束团的粒子从第一区域流出至第二区域。

[0053] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一区域和第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位的限定，基于第一束团的粒子分布特征，参照相关原理确定第一预设时长和第二预设时长的时间长度。

[0054] 在一种示例性实例中，本发明实施例对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，包括：

[0055] 打开第三势阱电压第三预设时长，通过打开的第三势阱电压和处于打开状态的第四势阱电压，将流出至第二区域的粒子稳定后形成第二束团。

[0056] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一区域和第二区域相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位的限定，基于第二束团的粒子分布特征，参照相关原理确定第三预设时长的时间长度。

[0057] 在一种示例性实例中，本发明实施例通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，包括：

[0058] 打开第一势阱电压和第四势阱电压并持续第四预设时长，以使第一束团稳定在由第一区域和第二区域组成的区域；

[0059] 保持第一势阱电压和第四势阱电压为打开状态，同时打开第二势阱电压和第三势阱电压第五预设时长，以将第一束团中预设数量的粒子分离至第二区域。

[0060] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一区域和第二区域相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位的限定，基于第一束团的粒子分布特征，参照相关原理确定第四预设时长和第五预设时长的时间长度。

[0061] 在一种示例性实例中，本发明实施例对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，包括：

[0062] 保持打开的第三势阱电压和第四势阱电压第六预设时长，通过打开的第三势阱电压和处于打开状态的第四势阱电压，将流出至第二区域的粒子稳定后形成第二束团。

[0063] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一区域和第二区域相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位的限定，基于第一束团的粒子分布特征，参照相关原理确定第六预设时长的时间长度。

[0064] 在一种示例性实例中，第八预设时长可以根据加速器的相关原理确定，在此不做赘述。

[0065] 在一种示例性实例中，本发明实施例通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，包括：

[0066] 同时打开第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压并持续第七预设时长，通过打开的第一势阱电压和第二势阱电压将第一束团稳定在第一区域；

[0067] 按照预设相位平移速度对第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压进行第八预设时长的平移，以使第二区域内包含预设数量的粒子。

[0068] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一区域和第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位的限定，基于第一束团的粒子分布特征，参照相关原理确定第七预设时长和第八预设时长的时间长度。

[0069] 在一种示例性实例中，本发明实施例对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，包括：

[0070] 保持第三势阱电压和第四势阱电压打开并持续第九预设时长，通过打开的第三势阱电压和处于打开状态的第四势阱电压，将第二区域的粒子稳定后形成第二束团。

[0071] 在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一区域和第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位的限定，基于第二束团的粒子分布特征，参照相关原理确定第九预设时长的时间长度。

[0072] 在一种示例性实例中，第十二预设时长可以根据加速器的相关原理确定，在此不做赘述。

[0073] 在一种示例性实施例中，本发明实施例脉冲信号可以通过设置于同步环上的高频腔产生，由脉冲功率源根据脉冲信号的作用于第一束团、第二束团、和第三束团的时间输出所需脉冲信号的相位和幅值后，高频腔产生需要的脉冲信号；在一种示例性实例中，本发明实施例中的脉冲信号可以通过相关技术中的低电平系统根据脉冲信号的作用于第一束团、第二束团、和第三束团的时间输出脉冲信号的相位和幅值信息给功率放大器，功率放大器连接放置在同步环上的磁合金腔体，最终在磁合金腔体里感应产生脉冲信号。在一种示例性实例中，本发明实施例还可以通过相关技术中的脉冲产生装置产生所需的脉冲信号。

[0074] 本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实现束团分离的方法。

[0075] 本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，存储器中保存有计算机程序；其中，

[0076] 处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；

[0077] 计算机程序被处理器执行时实现如上述实现束团分离的方法。

[0078] 图3为本发明实施例实现束团分离的装置的结构框图，如图3所示，包括：第一操纵单元和第二操纵单元；其中，

[0079] 第一操纵单元设置为：通过预设的脉冲信号对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵，将预设数量的粒子从第一束团分离；

[0080] 第二操纵单元设置为：对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵，以俘获由分离的粒子组成的第二束团；

[0081] 其中，由第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值等于预设比值，第一区域和第二区域的总相位范围小于或等于预设相位。

[0082] 本发明实施例基于脉冲信号对原始束团进行操纵，在无需复杂的系统组成的情况下，实现了小束团的高效分离。

[0083] 在一种示例性实例中，本发明实施例预设相位包括：320度的相位。

[0084] 在一种示例性实例中，本发明实施例中的脉冲信号由以下电压组成方形电压波形：

[0085] 脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；

[0086] 脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；

[0087] 其中，第一势阱电压作用于第一区域的第一端；第二势阱电压作用于第一区域的第二端；第三势阱电压作用于第二区域的第一端；第四势阱电压作用于第二区域的第二端；第一区域的第二端与第二区域的第一端相邻。

[0088] 在一种示例性实例中，本发明实施例第一操纵单元是设置为：

[0089] 打开第一势阱电压和第二势阱电压并持续第一预设时长，以使第一束团稳定在第一区域；

[0090] 保持第一势阱电压为打开状态，关闭第二势阱电压的同时打开第四势阱电压并持续第二预设时长，以使预设数量的第一束团的粒子从第一区域流出至第二区域。

[0091] 在一种示例性实例中，本发明实施例第二操纵单元是设置为：

[0092] 打开第三势阱电压第三预设时长，通过打开的第三势阱电压和处于打开状态的第四势阱电压，将流出至第二区域的粒子稳定后形成第二束团。

[0093] 在一种示例性实例中，本发明实施例第一操纵单元是设置为：

[0094] 打开第一势阱电压和第四势阱电压并持续第四预设时长，以使第一束团稳定在由第一区域和第二区域组成的区域；

[0095] 保持第一势阱电压和第四势阱电压为打开状态，同时打开第二势阱电压和第三势阱电压第五预设时长，以将第一束团中预设数量的粒子分离至第二区域。

[0096] 在一种示例性实例中，本发明实施例第二操纵单元是设置为：

[0097] 保持打开的第三势阱电压和第四势阱电压第六预设时长，通过打开的第三势阱电压和处于打开状态的第四势阱电压，将流出至第二区域的粒子稳定后形成第二束团。

[0098] 在一种示例性实例中，本发明实施例第一操纵单元是设置为：

[0099] 同时打开第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压并持续第七预设时长，通过打开的第一势阱电压和第二势阱电压将第一束团稳定在第一区域；

[0100] 按照预设相位平移速度对第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压进行第八预设时长的平移，以使第二区域内包含预设数量的粒子。

[0101] 在一种示例性实例中，本发明实施例第二操纵单元是设置为：

[0102] 保持第三势阱电压和第四势阱电压打开并持续第九预设时长，通过打开的第三势阱电压和处于打开状态的第四势阱电压，将第二区域的粒子稳定后形成第二束团。

[0103] 图4为本发明实施例另一实现束团分离的装置的结构框图，包括：控制器单元和脉冲信号产生单元；其中，

[0104] 控制器单元设置为：确定对包含第一束团的纵向相空间进行第一操纵和对分离的粒子所在的纵向相空间进行第二操纵的脉冲信号的参数信息；

[0105] 脉冲信号产生单元包括设置为：根据确定的参数信息产生脉冲信号；

[0106] 其中，参数信息包括：幅度、相位和作用时间信息；由第一束团分离预设数量粒子后形成的第三束团所在的第一区域的相位范围、与第二束团所在的第二区域的相位范围的比值大于预设比值，第一区域和所述第二区域的总相位范围小于或等于预设相位。

[0107] 在一种示例性实施例中，本发明实施例脉冲信号可以通过设置于同步环上的高频腔产生，由脉冲功率源根据脉冲信号的作用于第一束团、第二束团、和第三束团的时间输出所需脉冲信号的相位和幅值后，高频腔产生需要的脉冲信号；在一种示例性实例中，本发明实施例中的脉冲信号可以通过相关技术中的低电平系统根据脉冲信号的作用于第一束团、第二束团、和第三束团的时间输出脉冲信号的相位和幅值信息给功率放大器，功率放大器连接放置在同步环上的磁合金腔体，最终在磁合金腔体里感应产生脉冲信号。在一种示例性实例中，本发明实施例还可以通过相关技术中的脉冲产生装置产生所需的脉冲信号。

[0108] 本发明实施例基于脉冲信号对原始束团进行操纵，在无需复杂的系统组成的情况下，实现了小束团的高效分离。

[0109] 在一种示例性实例中，本发明实施例预设相位包括：320度的相位。

[0110] 在一种示例性实例中，本发明实施例中的脉冲信号由以下电压组成方形电压波形：

[0111] 脉宽为第一预设脉宽的第一势阱电压和第二势阱电压；

[0112] 脉宽为第二预设脉宽的第三势阱电压和第四势阱电压；

[0113] 其中，第一势阱电压作用于第一区域的第一端；第二势阱电压作用于第一区域的第二端；第三势阱电压作用于第二区域的第一端；第四势阱电压作用于第二区域的第二端；第一区域的第二端与第二区域的第一端相邻。

[0114] 在一种示例性实例中，本发明实施例进行第一操纵的脉冲信号的参数信息，包括：

[0115] 打开第一势阱电压和第二势阱电压并持续第一预设时长；

[0116] 保持第一势阱电压为打开状态，关闭第二势阱电压的同时，打开第四势阱电压并持续第二预设时长。

[0117] 在一种示例性实例中，本发明实施例进行第二操纵的脉冲信号的参数信息，包括：

[0118] 打开第三势阱电压第三预设时长。

[0119] 在一种示例性实例中，本发明实施例进行第一操纵的脉冲信号的参数信息，包括：

[0120] 打开第一势阱电压和第四势阱电压并持续第四预设时长；

[0121] 保持第一势阱电压和第四势阱电压为打开状态，同时打开第二势阱电压和第三势阱电压并持续第五预设时长。

[0122] 在一种示例性实例中，本发明实施例进行第二操纵的脉冲信号的参数信息，包括：

[0123] 保持第三势阱电压和第四势阱电压打开第六预设时长。

[0124] 在一种示例性实例中，本发明实施例进行第一操纵的脉冲信号的参数信息包括：

[0125] 同时打开第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压并持续第七预设时长；

[0126] 对第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压，进行第八预设时长的预设相位平移速度的平移。

[0127] 在一种示例性实例中，本发明实施例进行第二操纵的脉冲信号的参数信息，包括：

[0128] 保持第三势阱电压和第四势阱电压打开并持续第九预设时长。

[0129] 以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明，应用示例仅用于陈述本发明实施例，并不用于限定本发明的保护范围。

[0130] 应用示例

[0131] 本应用示例提供三种基于同步加速器的小束团的产生方法，通过采取脉冲信号代替相关技术中的射频波，从而对束流的纵向相空间进行操纵，得到小束团(本发明实施例中的第二束团)。本应用示例脉冲信号主要由第一势阱电压Vbb1、第二势阱电压‑Vbb1、第三势阱电压‑Vbb2和第四势阱电压Vbb2组成；在一种示例性实例中，本应用示例中第一势阱电压作用于第一区域的第一端，第二势阱电压作用于第一区域的第二端，第三势阱电压作用于第二区域的第一端，第四势阱电压作用于第二区域的第二端；其中，第一区域的第二端与第二区域的第一端相邻。本应用示例预留的小束团相位宽度为Δφ2，Vbb1的脉宽为φpulse1，Vbb2的脉宽φpulse2，在一种示例性实例中，本应用示例中的脉冲信号V(φ)的表达式如下：

[0132]

[0133] 式中，Δφ1表示预设的作用在第一区域中用于稳定第三束团的信号脉宽，φS代表同步相位(借用同步加速器的参数进行定义)，表示原始束团(本发明实施例中的第一束团)的中心相位；φ指的是同步加速器的腔压跟随变化的相位。

[0134] 在一种示例性实例中，本应用示例中的脉冲信号为脉冲方波，图5为本应用示例脉冲方波的波形示意图，如图5所示，图中横坐标是相位(‑pi～pi的相位范围对应粒子回旋一圈的时间)，纵坐标是腔压大小，V1和V2对应第一势阱电压Vbb1和第二势阱电压‑Vbb1，V3和V4对应第三势阱电压‑Vbb2和第四势阱电压Vbb2，在同步加速器一个回旋周期内，V1～V2稳定的束团所在的区域为第一区域(bucket1)，V3～V4稳定的束团(本发明实施例中的小束团)所在的区域为第二区域(bucket2)，本应用示例利用第三势阱电压V3和第四势阱电压V4将第二区域中的粒子稳定后形成小束团；

[0135] 在一种示例性实例中，本应用示例原始束团的哈密顿量(所有粒子的动能的总和加上与系统相关的粒子的势能)为：

[0136]

[0137] 其中，φ′表示需要积分的相位范围，ω0表示粒子回旋运动的角频率，ΔE表示粒子的能量偏差，η表示同步加速器的滑相因子，β表示粒子的相对论速度因子，E表示粒子的总能量。

[0138] 在一种示例性实例中，本应用示例脉冲信号为脉冲方波时，脉冲方波是占据较长相位的方形脉冲波，可以通过哈密顿量计算得到其纵向运动稳定区会存在一段较为平坦的区域，有利于降低束团粒子密度，减弱空间电荷效应；利用哈密顿量简化了粒子运动的分析，较快的对粒子运动过程进行分析；本应用示例中，脉冲方波产生扁平的较长的bucket，可以通过脉冲方波作用下的哈密顿量推导确定。

[0139] 参照哈密顿量，基于同步环对进行小束团分离时，当原始束团中的粒子为金(Au)31+粒子，第一区域和第二区域的分布如图6所示；第一区域和第二区域为粒子稳定运动的两个区域，在第二区域中包含分离获得的小束团，第一区域的第二端(图示的第一区域的右端)与第一区域的第一端(图示的第二区域的左端)相邻。

[0140] 本应用示例中，第一区域和第二区域的相位范围比值处于一定数值区间，例如，大于1％且小于25％；将原始束团中的粒子重新分配后可以获得第二区域中的小束团；本应用示例通过调整第一区域和第二区域两端的势阱电压幅值、脉宽等对小束团的大小进行调节；在一种示例性实例中，本应用示例可以设定每一次分离获得的小束团中的粒子占原始束团的比例为预设百分比，例如：1％；对同步环的纵向相空间进行第一操纵和第二操纵可以俘获小束团，基于图5所示电压组成，本应用示例可以通过以下三种方法俘获小束团：

[0141] 第一种：

[0142] 根据所需分离后小束团要求、束流动量分散、同步环参数、快电流变压器(FCT)测量的束流分布情况确定第一势阱电压V1和第四势阱电压V4的幅值、脉宽，打开第一势阱电压V1和第四势阱电压V4的幅值、相位范围；

[0143] 打开第一势阱电压V1和第二势阱电压V2，通过第一势阱电压V1和第二势阱电压V2稳定原始束团。

[0144] 稳定原始束团之后，关闭第二势阱电压V2并打开第四势阱电压V4，引导预设数量的粒子到达第二区域的位置；

[0145] 打开第二势阱电压V2和第三势阱电压V3，俘获第二区域产生小束团；本应用示例打开第二势阱电压V2时，打开的第一势阱电压V1与第二势阱电压V2一同将处于第一区域的粒子稳定在第一区域内；打开第三势阱电压V3时，打开的第四势阱电压V4与第三势阱电压V3一同将处于第二区域的粒子稳定在第二区域内；

[0146] 上述方法通过关闭图5中的第二势阱电压V2和第三势阱电压V3，让一部分粒子从第一区域(bucket1)移动到第二区域(bucket2)后再打开第二势阱电压V2和第三势阱电压V3，将粒子俘获在第二区域中形成小束团，小束团来自于bucket1的原始束团；本应用示例通过模拟计算可以得到小束团前后束流纵向相空间的分布，图7为本应用示例一获得小束团前束流纵向相空间分布示意图，图8为本应用示例一获得小束团后束流纵向相空间分布示意图，如图7和图8所示，通过上述方法，预设数量的粒子被稳定在第二区域内运动形成小束流。

[0147] 第二种：

[0148] 根据所需分离后小束团要求、束流动量分散、同步环参数、快电流变压器(FCT)测量的束流分布情况确定第一势阱电压V1和第四势阱电压V4的幅值、脉宽，打开第一势阱电压V1和第四势阱电压V4的幅值、相位范围；

[0149] 通过第一势阱电压V1和第四势阱电压V4将原始束团稳定在第一区域的第一端和第二区域的第二端之间。

[0150] 稳定原始束团后，打开第二势阱电压V2和第三势阱电压V3，将原始束团直接分离为稳定于第一区域的束团和稳定于第二区域的小束团；本应用示例根据原始束团的粒子分布特征，可以通过相关理论计算确定施加第二势阱电压V2和第三势阱电压V3的相位，通过确定的施加第二势阱电压V2和第三势阱电压V3的相位，使第二区域中包含的粒子数为预设数量；具体计算可以由本领域技术人员基于相关原理进行，在此不做赘述。

[0151] 上述方法将原本由第一势阱电压V1和第四势阱电压V4约束的原始束团，通过打开第二势阱电压V2和第三势阱电压V3，直接分割为第一区域包含的较大束团和第二区域的小束团；本应用示例通过模拟计算可以得到小束团前后束流纵向相空间的分布，图9为本应用示例另一获得小束团前束流纵向相空间分布示意图，图10为本应用示例另一获得小束团后束流纵向相空间分布示意图，如图9和图10所示，通过上述方法，预设数量的粒子被稳定在第二区域内运动形成小束流。

[0152] 第三种：

[0153] 根据所需分离后小束团要求、束流动量分散、同步环参数、快电流变压器(FCT)测量的束流分布情况确定第一势阱电压V1和第四势阱电压V4的幅值、脉宽，打开第一势阱电压V1和第四势阱电压V4的幅值、相位范围；

[0154] 根据小束团需要包含的粒子数量，确定第一势阱电压V1、第二势阱电压V2、第三势阱电压V3和第四势阱电压V4整体相位平移速度；打开第一势阱电压V1、第二势阱电压V2、第三势阱电压V3和第四势阱电压V4将原始束团被稳定于第一势阱电压V1和第二势阱电压V2作用的位置；

[0155] 将原始束团被稳定于第一势阱电压V1和第二势阱电压V2作用的位置后，按照确定的相位平移速度整体平移第一势阱电压V1、第二势阱电压V2、第三势阱电压V3和第四势阱电压V4，整体平移后，原先包含于第一势阱电压V1和第二势阱电压V2之间的预设数量的粒子，在相位平移时因为保留在原位置，而该位置被包含于第三势阱电压V3和第四势阱电压V4相位平移后的第二区域内，通过第三势阱电压V3和第四势阱电压V4将第二区域内的预设数量的粒子稳定后，俘获小束团；假设打开第一势阱电压V1和第二势阱电压V2，第一势阱电压V1和第二势阱电压V2的相位范围为‑115度～115度之间，第三势阱电压V3和第四势阱电压V4的相位范围为115度～175度之间，此时，原始束团被稳定于第一势阱电压V1和第二势阱电压V2作用的范围内；假设通过运算相位平移40度后，第三势阱电压V3和第四势阱电压V4作用区域内可以包含预设数量的粒子，则本应用示例按照预设相位平移速度对第一势阱电压、第二势阱电压、第三势阱电压和第四势阱电压平移40度，此时，稳定位于第三势阱电压V3和第四势阱电压V4作用的第二区域内的粒子，获得小束团；

[0156] 上述方法通过相位平移，使第一势阱电压V1、第二势阱电压V2、第三势阱电压V3和第四势阱电压V4的相位跳变，相位跳变至第二区域中包含的粒子达到预设数量时，此时原始束团被分离到第一区域和第二区域，第一区域和第二区域分别包含一个束团，图11和图12为本应用示例相位跳变前后的示例图，通过图11和图12对比，黑色实线包围的区域为bucket，小束团来自于平移bucket后在第二区域俘获的粒子。本应用示例通过模拟计算可以得到小束团前后束流纵向相空间的分布，图13为本应用示例再一获得小束团前束流纵向相空间分布示意图，图14为本应用示例再一获得小束团后束流纵向相空间分布示意图，如图13和图14所示，通过上述方法，预设数量的粒子被稳定在第二区域内运动形成小束流。

[0157] “本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD‑ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。”