一种X波段行波加速管的结构参数优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113722871A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202111293022.8(22)申请日2021.11.03(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人胡桐宁李俊洋杨军(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人尹丽媛李智(51)Int.Cl.G06F30/18(2020.01)G06F30/27(2020.01)G06N3/12(2006.01)H05H9/02(2006.01)G06F113/14(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种X波段行波加速管的结构参数优化方法(57)摘要本发明属于X波段电子直线加速器领域，具体涉及一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，包括采用带精英策略的非支配排序遗传算法，以捕获率和能散度两个束流参数均向最优方向收敛为优化目标，优化得到X波段行波加速管的腔体长度分布；其中，带精英策略的非支配排序遗传算法中的适应度函数为两个束流参数的计算模型；优化的过程中各种群个体对应一种腔体长度分布，单个种群个体的基因长度由不同腔体长度的种类和每一种腔体长度的可取值点确定；在每次迭代中计算每个种群个体的适应度函数值时，计算所需的微波参数的数值是通过调用预先建立的该微波参数关于腔体长度的拟合表达式而计算得到。CN113722871ACN113722871A权利要求书1/2页1.一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，包括：采用带精英策略的非支配排序遗传算法，以捕获率和能散度两个束流参数均向最优方向收敛为优化目标，优化得到X波段行波加速管的腔体长度分布；其中，所述带精英策略的非支配排序遗传算法中的适应度函数为所述两个束流参数的计算模型；所述优化的过程中各种群个体对应一种腔体长度分布，单个种群个体的基因长度由不同腔体长度的种类和每一种腔体长度的可取值点确定；在每次迭代中计算每个种群个体的适应度函数值时，计算所需的微波参数的数值是通过调用预先建立的该微波参数关于腔体长度的拟合表达式而计算得到。2.根据权利要求1所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，所述微波参数包括衰减因子和分路阻抗；其中，所述衰减因子随腔体长度的变化通过高斯拟合得到，所述分路阻抗随腔体长度的变化通过五次多项式拟合得到。3.根据权利要求2所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，所述拟合表达式为：式中，为所述衰减因子，为所述分路阻抗，为腔体相速度，其与腔体长度D的关系为，为电磁波的自由空间波长。4.根据权利要求1所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，所述捕获率为：，所述能散度为：，其中，为入口相位均匀分布在的初始电子个数，设该个电子的出口相位中位数为，为出口相位为的电子个数，为被捕获电子的平均能量，为第i个被捕获电子的能量。5.根据权利要求1所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，通过将加速管中相邻腔体长度相等的腔体归为一类，共分为六种不同种类的腔体长度。6.根据权利要求5所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，每一种类的腔体数量分别为4、5、5、6、6、16个；2CN113722871A权利要求书2/2页将1‑4号腔的长度可取值点设为8，则需要三位二进制编码；5‑9号腔的长度可取值点设为8，则需要三位二进制编码；10‑14号腔的长度可取值点设为4，则需要两位二进制编码；15‑20号腔的长度可取值点设为4，则需要两位二进制编码；21‑26号腔的长度可取值点设为2，则需要一位二进制编码；27‑42号腔的长度可取值点设为2，则需要一位二进制编码；共需12位二进制编码，即基因长度为12。7.根据权利要求1所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法，其特征在于，所述优化的过程中，得到子代种群的遗传算子操作包括：采用二元锦标赛法进行选择操作、采用单点交叉法进行交叉操作和采用单点变异法进行变异操作。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至7任一项所述的一种X波段行波加速管的结构参数优化方法。3CN113722871A说明书1/8页一种X波段行波加速管的结构参数优化方法技术领域[0001]本发明属于X波段电子直线加速器领域，更具体地，涉及一种X波段行波加速管的结构参数优化方法。背景技术[0002]电子直线加速器在基础科学研究领域及医学、工业、农业等民用领域都有广泛的应用。其中，工业领域中，电子直线加速器可用于辐照加工和无损检测。尤其在工业探伤方面，其打靶