用于2GeV固定场交变梯度质子加速器的高品质因数、高分路阻抗波导型高频腔设计

发布时间：2024-06-13 23:11

　　在核工业、民用及基础研究领域,高能强流质子加速器有着十分广泛而重要的应用,中国原子能科学研究院提出了1台2 GeV连续波固定场交变梯度质子加速器的解决方案。在该方案中,工作在44.4 MHz的大功率高品质因数、高分路阻抗波导型高频腔研制极其重要。本文首先对工作在44.4 MHz的矩形、欧米伽形、跑道形及船形等4种形状的波导型高频腔进行了模拟计算研究,经比较发现,船形高频腔具有最高的品质因数和分路阻抗,是2 GeV连续波固定场交变梯度质子加速器的较好选择。在此基础上,为掌握船形高频腔的实际加工工艺,同时利用现有230 MeV超导回旋加速器的功率源设备开展高功率实验研究,设计了71.26 MHz的缩比例船形高频腔样机。

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【部分图文】：

图1矩形波导型高频腔示意图

fmnp=12με(ma)2+(nb)2+(pd)2?????????(1)对TEmnp模,有电场强度Ez=0;对TMmnp模,有磁场强度Hz=0。由式(1)可知,若d>a>b,基模为TE101模;若b>d>a,基模为TE011模;若....

图2矩形波导型高频腔中TM110模场分布

对TEmnp模,有电场强度Ez=0;对TMmnp模,有磁场强度Hz=0。由式(1)可知,若d>a>b,基模为TE101模;若b>d>a,基模为TE011模;若a>b>d,基模为TM110模。为使束流穿过高频腔时能获得加速,需腔体能在其运动方向上提供加速电场。若束流沿z轴运动,考虑....

图32GeVFFAG加速器平面布局示意图

图3示出了2GeVFFAG加速器的平面布局示意图,束流注入与引出加速器的能量分别为800MeV和2GeV。全环共布置10个工作在44.4MHz的腔体,单腔最高加速电压要求达到2MV,径向孔径要求达到2m[4]。束流通过每个高频腔的能量增益可表示为:

图4渡越时间因子与加速间隙长度之间的关系

在保证束流孔道横截面尺寸ga×gb(长度×宽度)=2m×0.15m、加速间隙长度为0.8m不变的情况下,为确定能满足2GeVFFAG加速器要求的波导型高频腔腔形,对图5所示的矩形、欧米伽形、跑道形及船形等4种形状的高频腔特性进行计算和比较研究。由于束流螺旋轨道圈间距正比....

本文编号：3993791