分离作用RFQ加速系统研究进展

介绍了SFRFQ加速系统的最新研究进展.为验证SFRFQ结构的抗打火性能,设计了一个高功率模型腔,进行了高功率打火实验,并最终证明了该结构的可行性.为验证SFRFQ加速器的载束性能,设计了一台长度仅为lm的600keV O+SFRFQ加速器,它将把从1MeV ISR RFQ引出的O+离子加速到1.6MeV.为解决1MeV ISR RFQ引出柬流与SFRFQ加速器的横向匹配问题,在其间插入了一个三单元磁四极透镜.SFRFQ加速器加工和1MeV ISR RFQ改造的进展顺利.     

分离作用RFQ加速系统研究进展

介绍了SFRFQ加速系统的最新研究进展. 为验证SFRFQ结构的抗打火性能, 设计了一个高功率模型腔, 进行了高功率打火实验, 并最终证明了该结构的可行性. 为验证SFRFQ加速器的载束性能, 设计了一台长度仅为1m的600keV O⁺ SFRFQ加速器, 它将把从1MeV ISR RFQ引出的O⁺离子加速到1.6MeV. 为解决1MeV ISR RFQ引出束流与SFRFQ加速器的横向匹配问题, 在其间插入了一个三单元磁四极透镜. SFRFQ加速器加工和1MeV ISR RFQ改造的进展顺利.     

回旋加速器高频腔的设计与分析

根据正电子发射断层显像(PET)回旋加速器的物理要求与实际情况,确定了PET回旋高频双腔体的具体设计方案。在加速电压比较高的要求下,充分利用有限的空间,设计1/4波长线的异型覆面的竖腔结构腔体,采用短路片与移动电容板双调谐结构,满足了频率调谐要求;同时获得较高的品质因数,达到了物理设计要求的加速电压。利用Microwave Studio CST程序对腔体的Q0值、热分布、功率损耗、微调电容做了详细的分析与计算;对实际测量值与仿真计算值进行了对比,并对产生的误差进行了分析和讨论。腔体电压实际测量值达到50kV以上,频率稳定度达到设计指标1.0×10-6/d。     

离子源注入型IH加速腔冷测与调谐

离子源注入型IH加速器有望发展成为一种紧凑型低功耗离子加速器,为有效验证该加速结构的束流俘获效率,中国工程物理研究院流体物理研究所设计了一套将质子束从0.04 MeV加速到2.0 MeV的IH加速腔。目前已经完成了该腔的腔体加工,开展了高频参数冷测及腔体调谐研究。通过漂移管调谐和电感调谐,减小了腔体的频率误差和加速电压分布误差。模拟计算实测电场下腔体的束流俘获效率,由调谐前的16%提高到调谐后的34%。冷测调谐结果表明,该加速腔的各项参数达到设计值,具备进行功率测试和束流测试的条件。     

电光晶体调谐的外腔反馈半导体激光器

报道一种用电光晶体实现快速调谐和凋制激光频率的方法.在Littrow型外腔反馈半导体激光中插入LiNbO3晶体,利用LiNbO3晶体的电光效应,通过改变晶体电压来调节激光器的有效腔长,可以对激光频率进行快速的调谐和调制.采用该方法,自制外腔反馈半导体激光器的调谐频率可达到2 kHz,它的调谐范围为350 MHz,激光频率调谐系数约为1.06 MHz/V,用饱和吸收光谱观测频率调谐的效果.快速激光频率调制可以应用在稳频技术上,将外腔反馈半导体激光器调制在5～100 kHz频率下,均获得了87Rb原子D2线的饱和吸收光谱的色散信号,并实现了激光频率在饱和吸收峰上的长期稳定.     

杆型SFRFQ结构的研究

RFO加速结构是一种非常巧妙的低能强流加速结构,但是它存在能量上限问题.而杆型SFRFQ加速结构是一种改进的无反场的SFRFQ结构.对分离作用杆型RFQ加速结构在能量增益和横向稳定性两个方面进行了研究,最后还和光阑型SFRFQ结构进行了一些简单的比较 关键词： 能量上限问题 RFQ 杆型SFRFQ 反场 光阑型SFRFQ     

利用场分布计算单腔微波参量

介绍了利用加速管的场分布计算单腔微波参量的一种方法. 在已知耦合腔链各本征模式的谐振频率和电场分布的条件下，可以通过回路方程组求出耦合腔链的单腔频率和腔间耦合系数. 这种方法给加速管设计和调谐带来了很大帮助，在加速腔数目较多或者结构非均匀的条件下尤为有效.     

SSC边耦合加速腔的调谐

为缩短边耦合加速腔腔片制造周期，需用部分腔片确定Ｔａｕｋ的π／２模式频率，采用整腔结尾，调节端腔频率使相邻耦合腔输出最小的方法，得到比较准确的结果。焊后调谐，耦合腔频率用近似方法调节，加速腔则用相对精确的方法调谐。用桥耦合器连接Ｔａｎｋ后，腔数增加引起π／２模式频率下降，桥耦合器的频率要调高于设计值。     

分离作用RFQ膜片电极的优化设计

用RELAX3D模拟分离作用射频四极场(SFRFQ)加速结构中傍轴下的电场分布，并分析了膜片孔径、加速间隙等参数对粒子能量增益的影响，找到了设计SFRFQ电极的一般方法，使得在极间电压为70kV的情况下(以O⁺为例)，粒子通过一个周期单元，可获得100keV以上的能量增益，小球微扰法的测量值与模拟结果能很好的符合. 关键词： 分离作用射频四极场 RELAX3D 能量增益 反场     

C-ADS强流质子直线加速器调谐系统测试分析

调谐系统是C-ADS超导直线加速器不可或缺的一部分, 在加速器运行过程决定了超导腔的运行频率, 直接影响了粒子加速的效果。为了充分了解调谐系统的工作情况和分析调谐系统出现的问题, 设计了实验对调谐系统进行全方位测试。首先对调谐器的杠杆机构和剪叉机构进行了力学分析, 而后对半波长谐振(HWR) 超导腔在不同状态下进行了电场模拟, 得出设计的调谐力和调谐位移满足HWR腔频率调谐要求。最后通过详细实验, 采用自动、手动等方式测试了恒温器CM1, CM2, CM3中超导腔调谐器工作时的线性度、回程差、直线单元部分的线性度及回程。结果显示: CM1的调谐器基本满足慢调谐需要, CM2存在1200步回程, 主要原因在于直线单元部分; CM3中调谐器的回程差较大, 线性度不高, 需要进一步改进。     

分离作用射频四极场加速器的结构和工艺设计

 介绍了北京大学分离作用射频四极场(RFQ)加速器的结构特点,包括膜片式电极、支撑环式电极支撑系统、水冷系统、调谐系统及其工艺实现;介绍了基于该分离作用RFQ加速腔进行的调谐测试、高功率实验和束流实验。结果表明:调谐系统的频率调节范围及品质因数完全满足实验要求;分离作用RFQ加速腔的输入功率可以达到33 kW以上,满足高功率下稳定运行的条件;在束流实验中,把1.03 MeV的O⁺入射束流加速到1.65 MeV,半高宽能散小于3%。加速器结构满足物理设计要求,加速系统运行稳定。     

Progress in the beam commissioning of separated function RFQ accelerator

Separated Function RFQ (SFRFQ) was proposed as a post accelerator of RFQ to accelerate heavy ions at low frequency. It introduces gap accelerating in the quadrupole electrodes, and therefore it has higher accelerating efficiency than the conventional RFQ accelerator. The first SFRFQ prototype cavity has been specially designed and constructed as a post accelerator to accelerate O+ beam from 1.03 MeV to 1.64 MeV. Based on accomplishment of low power measurement and high power test, the beam commissioning was carried out to verify its feasibility. The measured energy gain per cell of SFRFQ is 45 keV, which is about 60% higher than that of Peking University Integral Split Ring (ISR) RFQ.     

分离作用射频四极场加速器中动力学参数与极限流强的探讨

系统分析了粒子在分离作用射频四极场(RFQ)加速结构中的运动,导出了极限流强与动力学参数的关系. 存在于分离作用RFQ膜片加速间隙处的加速电场，较传统的RFQ能更加有效地加速带电粒子.四杆电极之间的射频四极场，对粒子的横向具有聚焦或者散焦作用，通过适当选取粒子动力学参数可以保证粒子在分离作用RFQ中横向和纵向运动的稳定性. 关键词： 分离作用射频四极场加速器 稳定性 反场 极限流强     

Study of separated function radio frequency quadrupoles accelerator

SFRFQ (Separated Function Radio Frequency Quadrupoles) accelerator is a new post accelerator of RFQ (Radio Frequency Quadrupoles) type, which has been developed since the beginning of the 1990s at Peking University. In order to demonstrate the possibility of the SFRFQ, a prototype cavity has been designed.A special dynamics design method has been proposed to avoid the sparking problem and decrease the energy spread at the exit of SFRFQ. It consists of two aspects: the asymmetry structure design for transverse focusing and the inner buncher design for longitudinal bunching. This allows the improvement of the beam properties without increasing the cavity length. The simulation results show that the energy spread can be substantially reduced by using the inner buncher in the SFRFQ structure.     

Study of separated function radio frequency quadrupoles accelerator

SFRFQ （Separated Function Radio Frequency Quadrupoles） accelerator is a new post accelerator of RFQ （Radio Frequency Quadrupoles） type, which has been developed since the beginning of the 1990s at Peking University. In order to demonstrate the possibility of the SFRFQ, a prototype cavity has been designed. A special dynamics design method has been proposed to avoid the sparking problem and decrease the energy spread at the exit of SFRFQ. It consists of two aspects： the asymmetry structure design for transverse focusing and the inner buncher design for longitudinal bunching. This allows the improvement of the beam properties without increasing the cavity length. The simulation results show that the energy spread can be substantially reduced by using the inner buncher in the SFRFQ structure.     

Power test of the separated function RFQ accelerator

The progress of the Separated Function RFQ (SFRFQ) accelerator, which can raise the field gradient of acceleration while maintaining the transverse focusing power sufficient for high current beam, is presented. In order to demonstrate the feasibilities of the novel accelerator, a prototype cavity was designed and constructed. Correspondingly, a code SFRFQCODEV1.0 was developed specially for cavity design and beam dynamics simulation. The prototype cavity will be verified as a post-accelerator for ISR RFQ-1000 (Integral Split Ring RFQ) and     

Power test of the separated function RFQ accelerator

The progress of the Separated Function RFQ (SFRFQ) accelerator, which can raise the field gradient of acceleration while maintaining the transverse focusing power sufficient for high current beam, is presented. In order to demonstrate the feasibilities of the novel accelerator, a prototype cavity was designed and constructed. Correspondingly, a code SFRFQCODEV1.0 was developed specially for cavity design and beam dynamics simulation. The prototype cavity will be verified as a post-accelerator for ISR RFQ-1000 (Integral Split Ring RFQ) and accelerate O+ from 1 MeV to 1.6 MeV. To inject a higher current oxygen beam for the prototype cavity, the beam current of ISR RFQ-1000 was upgraded to 2 mA. The status of high power and beam test preparation for the prototype cavity are presented in this paper.     

分离作用RFQ加速器物理特性的研究

RFQ加速器中加速效率随加速能量的增高而下降,为克服由此导致的RFQ能量局限而提出的分离作用RFQ加速结构,在仍保持采用射频四极场聚焦的同时,将加速与聚焦作用相分离. 综述了对它的加速效率、反场问题、腔体及束流特性研究 的结果,初步证实了其可行性及在较高能量区加速效率得到提高,并对正在研制的一台采用了这种分离作用RFQ的1.5MeV组合加速器做了介绍.     

低剩磁磁芯自复位能力研究

 在MHz重复频率的高压多脉冲下,如何在脉冲间隔对磁芯进行快复位是高压多脉冲感应加速腔研制的关键问题。对低剩磁磁芯在脉冲励磁后磁通量密度的自恢复能力及其影响因素进行了实验研究和理论分析,证实了利用低剩磁磁芯的自恢复能力来实现在高压多脉冲下重复利用磁芯伏秒值的可能。实验证明：在选用合适的材料及工作电路后,磁芯在脉冲励磁后自复位到剩磁处的时间可小于500 ns,可稳定地工作在MHz重复频率的高压多脉冲环境下。