离子源注入型IH加速腔研究

发布时间：2020-07-22 18:10

【摘要】：离子源注入型IH加速腔具备高效率、低功耗、高流强传输的潜力,适合大规模的应用。有别于RFQ注入型IH加速腔,目前国际上对该种加速结构的研究处于瓶颈阶段。其流强(或传输效率)一直没有较好的结果,所设计的原型机的能量也仅有几百keV。为了进一步深入研究这种加速结构的潜力和可能存在的问题,我们开展了长聚焦序列、高加速能量、高传输效率的直接注入型IH加速腔研究。完成了腔体计算、设计、加工、测试和束流试验平台的搭建,并开展了初步的束流测试实验。本论文通过选择优化交变相位聚焦结构的相位序列,离子源注入型IH加速腔能够获得较高的传输效率。初步计算得到的传输效率达到38%,满足实际应用的需求。研究了影响IH加速腔分路阻抗的参数,发现起决定性作用的参数是漂移管半径。即高分路阻抗来源于较小的漂移管表面积和较小的腔壁内表面。离子源注入型IH加速腔能够获得较高的分路阻抗。即使加速到β=0.065,分路阻抗也达到360MΩ/m,有效分路阻抗达到150MQ/m。使用约45KW的功率即可获得2.0MeV的质子束。计算和测试结果表明,通过简单的冷却,离子源注入型IH加速腔能够工作在较高的占空比下。发热最严重的部位在于端部的一两个漂移管,即使不对其进行直接冷却,也可以工作在占空比10%以上(温升50℃)。如果对其进行直接冷却,有可能工作在连续波模式。腔体加工和测试结果表明,控制漂移管位置的误差是IH加速腔建造中难度最大、影响最大的部分。可以通过各种调节手段组合将场分布调节到设计值。初步的束流测试结果表明,束流得到有效加速,传输效率达到32.77%。
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL503
【图文】：

MeV申列静电加速器

图１．１常用的低能加速结构分类逡逑高压倍加器使用多级倍压整流电路对中低频交流电进行整流升压

图１．３国产ＵＭｅＶ回旋加速器逡逑直线加速器也采用射频加速，但轨道是直线，其注入和引出都极为方便

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 傅世年;RFQ加速器高频测量软件和分析软件开发[J];高能物理与核物理;2002年07期

本文编号：2766165