低beta超导腔体的测试研究

发布时间：2020-06-02 15:41

【摘要】：低beta超导腔体主要应用于质子或重离子超导直线加速器，是超导直线加速器的加速元件。在超导腔体上线运行之前，测试其性能非常重要，因此本论文主要研究低beta超导腔体的测试系统、测试方法以及分析物理现象。首先，低beta超导腔体的测试离不开腔体的设计、加工以及表面处理。超导腔体纵向加速电场、峰值电场等诸多测量参数依赖于腔体电磁仿真设计参数。良好的加工以及表面处理工艺也是测试顺利进行的必要条件。因此论文首先阐述了低beta超导腔体的工作原理，介绍了设计、加工以及表面处理方法以及必要基础设施的设计理念。其次，低beta超导腔体测试属于射频测量的范畴。所以论文从射频测量基础出发逐步解释说明超导腔体的测试原理。测试原理中最重要的部分是压控振荡器锁相环（VCO-PLL）技术，利用该技术可以锁定超导腔体的本征频率，使测量顺利进行。论文从锁相环原理出发，对整个锁频系统进行建模仿真，验证了该技术的使用条件。接下来，本论文详细描述了整套低beta超导腔体测试平台的设计。整个设计包括基础设施，外围设备，硬件设计，软件设计以及保护设计。论文的第五章详细解释了超导腔体测试前耦合天线的射频测量选取，线缆校准方法，腔体参数df/dp、Q0、Epk以及洛仑兹失谐量的测量方法，并给出了IMP-HWR010-S超导腔体的实际测量结果。论文的最后一章分析了低beta超导腔体在低温测试中出现的各种物理现象，特别分析了超导腔体的受迫振动效应。该效应的现象是频谱分析设备上出现令人困惑的两条频率峰。本论文从受迫振动的数学模型出发并借助仿真工具解释该现象，，此项工作也成为了本论文的创新点。最后，针对测试中的各种物理现象，讨论了低beta超导腔体的射频锻炼技术。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（近代物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL506

【参考文献】