高重频条件下条带型束流位置探测器设计

发布时间：2020-10-29 19:08

　　 束流位置探测器(Beampositionmonitor)是加速器束流诊断的关键器材,它利用粒子在探测器中产生的电磁场或者感应电荷来计算出束团在空间中的横向位置、束团长度、电荷量等信息。广泛用于国内外加速器、自由电子激光、同步光源等大型科研设备上。现阶段,为了进一步提高束流品质,加速器工作频率不断上升,束团之间间隔逐渐减小,这对束流诊断技术提出了更高的要求。本文主要介绍的是X波段自由电子激光(XFEL)的束流位置横向测量器(BPM),此加速器的脉冲重复频率为434MHz,束团之间最小间隔为2.3ns。为了对束团的横向位置进行测量,设计了一款条带型束流位置探测器(Stripline-BPM)。由于在束团间隔较短情况下,前一个束团在探测器中产生的信号会在电极上存在一定的反射,束团在探测器管道内也会产生相应的尾场,从而对后续的测量造成一定的干扰,所以在设计探测器时进行降低信号反射的处理,并对前束团对后续束团的干扰进行了评估。本文首先对不同类型的束流位置探测器进行介绍,对国内外已经使用的系统进行调研,在不同类型BPM之间进行比较讨论,条带型BPM虽然测量精度没有目前流行的腔式BPM高,但是它受尾场效应影响较小,获取信息的信噪比较好,结构也相对比较简单。其次进行了条带型BPM的优化设计,利用常规的差比和方法计算出所设计的探测器的测量灵敏度与分辨率,最终结果表明,条带型BPM在束流能量较小的加速器前段有着较好的应用前景,对今后加工,测试探测器有着一定的指导意义。最后,对模型的设计进行了总结讨论,阐述了存在的问题以及今后优化设计的方向。
【学位单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TL50
【部分图文】：

．器的发展；１．２节介绍目前比较主流的束流诊断手段；１．３节介绍ＢＰＭ??数定义以及国内外目前束流横向位置探测的现状；１．?４节介绍本文研究??究内容??速器概况??９年，卢瑟福发现用ａ粒子轰击氮气，产生了新的核素，这也拉开了人们??观世界的篇章。从１９３６年第一台高压静电加速器问世之后，大型加速器??们认识微观世界最有效的工具，也是现阶段各个学科发展的一个十分重??，科学家们通过将粒子加速到一定程度上轰击目标原子，通过观察碰撞??的种种现象，才能更好的了解原子更深处的结构。以加速器原理来划分，??常见的有静电加速器、回旋加速器、电子感应加速器、直线加速器、自??光、同步回旋加速器、激光尾场加速器、大型对撞机等，带电粒子的能??最开始的ＫｅＶ量级到现在的ＴｅＶ量级。?????

图１．２高压倍增加速器示意图??但是由于本身设计的问题，高压加速器还是存在一些难以解决的问题，正负??

￣￣＞??图１．２高压倍增加速器示意图??但是由于本身设计的问题，高压加速器还是存在一些难以解决的问题，正负??极之间有着一定的击穿电压（ｌ〇ＫＶ／ｃｍ），单位长度加速效率过低，并且电能大部??分储存在电容内，存在很大的安全隐患。２０世纪随着交流电的大规模普及，瑞典??科学家提出了利用交变电场加速粒子的“谐振加速”理念，１９２８年诞生了世界第??一台直线共振加速器。??ＴＴ??ｓｏｕｒｃｅ?ｄｒｉｆｔ?ｔｕｂｅｓ?（ａｃｔ?ａｓ?Ｆａｒａｄａｙ?ｃａｇｅ！）??＼?ｌ＇＼?／ｚ?ｉ?４?ｉ?ｉ?／１?＼?ｌ，??＼?ｔ?；２?Ｊ?；４?７?＼?ｉ＋１?＾??ＲＦ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?？??？?图１．３直线共振加速器示意图??直线共振加速器有着长度逐渐增长的一系列加速腔与漂流腔，加速腔上外接??
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本文编号：2861327