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。     

电子直线加速器的现状和发展

现代的电子直线加速器是指电子束在微波电场作用下,直线地通过加速结构,能量不断增加的装置.有时又称作电子林耐克(Linac).在电子加速器中它占有十分重要的地位.加速结构通常是一段带圆盘负荷的金属圆波导(见图1,也存在其它加速结构,如后面淡到的边耦合腔结构),利用在其中传播的TM01波纵向电场分量Ez加速电子。加上金属圆盘负荷主要是为了把电磁波传播的相速减到小于或等于光速,以便实现同步加速.本文主要谈谈这类电子直线加速器的现状和发展趋势,并不包括静电加速器、直线电子感应加速器和其它一些低能强流直线加速器.但某些以电子直线加…     

C波段2 MeV驻波加速管物理设计

 为了发展结构紧凑、小束斑加速器,进行了C波段驻波电子直线加速器加速管的物理设计和研究。利用多级聚束和大孔径注入方法,抑制空间电荷效应。加速管由3个聚束腔和4个加速腔组成,长约163 mm,馈入微波功率源1 MW。在最终的数值模拟中,得到脉冲电流约150 mA,俘获效率优于30％,在加速管出口外约14 mm处,对电子的横向分布进行非线性Gauss拟合,得到束斑直径（FWHM）约为0.55 mm。     

一种新型、紧凑、高效电子直线加速器加速管的设计研究

对一个新型、紧凑、高效的电子直线加速器的加速管的设计,进行了等阻抗与等梯度两种结构的比较研究.对于使用一个5MW速调管的能量和相位经过选择的用毕束流注入到两种加速管的情况应用Parmela程序进行了模拟计算.说明宜于加工和调试的等阻抗加速管更为适宜.最后,简单地讨论了如用更高功率(如30MW?,相应加速能量约为30MeV)的速调管用毕束流作为这种新型加速器的注入束时,等阻抗加速结构除了在设计、加工、调试中的简单易行外,同时模拟结果表明整个加速管无需外加横向聚焦磁场.     

低能强流电子加速器的研制

中国科学院近代物理研究所在现有DG系列电子加速器技术的基础上,通过改进加速结构,研制了一台低能强流电子加速器,其设计指标为500 keV/150 mA。该加速器采用高压发生器倒置的结构,并增加了中磁圆盘,提高了电能转换效率。采用了较短的加速管结构,有利于强流电子束的传输,同时使加速器整体更为紧凑。加速器束流调试结果为500 kV/170 mA,完全优于设计指标。     

基于3维实体重建的直线加速器加速管热稳定性的优化设计

 行波电子直线加速器运行时加速管腔体因铜损会产生不均匀的热变形和腔频率偏移。因无法获知腔频率的准确偏移值,设计加速管冷却系统的一种经验设计方法是控制管体温度离散度在3 ℃之内。提出并实现了一种以直接控制加速管腔体频率离散度为设计目标的方法。采用插值蒙皮曲面造型理论,依据温度场和热变形的有限元仿真结果,高精度重建出变形后的腔体3维实体模型。将其导入到电磁场分析软件微波工作室,解算出不均匀温度分布造成的热变形引起的各腔频率偏移,实现了热-结构-电磁场的耦合分析。以加速管腔体频率离散度最小为设计目标,获得冷却系统优化参数。相对于经验设计方法,可大大减小冷却水流量和水压差,节约运行成本。     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

BTF加速器物理设计

北京X射线自由电子激光试验装置(BTF)将“寄生”在BEPCⅡ直线注入器这一国内能量最高, 性能最好的电子直线加速器上.BTF将弃用现有直流枪予注入器, 采用光注入器(photoinjector)经低能输运线斜注入到BEPCⅡ直线加速器主加速器, 同时拆掉三节加速管以安装两级磁压缩器, 并在A46后拆掉二节加速管引出束流, 经高能输运线后进入波荡器.模拟结果表明改造后的直线加速器BTF电子能量可达1.18GeV、能散0.15%、归一化发射度小于2.5mm.mrad.     

双渐变螺旋线慢波结构参数分析及优化

 双渐变螺旋线慢波结构是空间行波管中使用最广的慢波结构之一。利用Christine大信号程序对该慢波结构各部分长度和螺距对行波管效率以及增益的影响进行了分析。结果显示:增益和电子效率与慢波结构长度成正比,且输入端的长度对增益影响最大;电子效率对相速增加段的螺距的变化最为敏感。根据分析结果,通过增加输入端长度,加大相速增加段的螺距,同时减小相速减小段的螺距进行优化。优化后,电子效率由35.4%提高至36.8%,增益由54.6 dB增加至56.2 dB。     

Comparison of the Techniques for Multipactor Discharge Damping in Coupling Cells of CDS Accelerating Structure

In the CDS structure proposed to substitute the first cavity of the main part of the linac at the Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, the appearance of a multipactor discharge (MP) in coupling cells at the operating level of the accelerating field was detected. Earlier, an option for MP damping by alternating neighbor accelerating cell frequency detuning was considered. This option complicates the cavity section tuning. An option for MP removal by changes in the coupling cell geometry inducing the destruction of phase conditions of the electron cloud resonance motion was studied. The analytical estimation and results of numerical simulations are presented. In conditions of the first cavity of the INR linac, the options considered were compared with respect to the efficiency of MP damping and the enhanced resistivity to the increase of the secondary emission yield.

     

C波段全密封加速管研制

 介绍了一台1.5MeV的C波段便携式无损电子直线加速器的全密封加速管的设计、微波冷测和研制,热测结果表明该加速管满足加速器的设计要求。     

IH型永磁漂移管加速腔初步设计

设计了一个用于加速低能质子的永磁聚焦IH型漂移管加速腔。通过迭代设计,使得束流通过每个漂移管中心的束流相位与预设值一致。设计的永磁聚焦IH型漂移管加速腔将质子束从0.75 MeV加速到2.5 MeV,长度0.96m,分流阻抗约90 MΩ/m。不考虑束晕和误差因素,50mA流强下该漂移管加速腔中的束流损失可以控制在0.1%量级。     

光阴极注入器型能量回收射频加速器

 光阴极注入器型能量回收射频加速器（PERL）是新一代加速器，在高平均功率自由电子激光和下一代高亮度光源等研究中有很好的应用前景。分析了PERL的强流与高平均功率特性，对注入器输出束流品质的要求及光阴极注入器、超导加速腔等关键技术进行了研究，设计分析了一种特殊结构的高压DC Gun光阴极注入器，能有效地提高DC加速腔中的加速场强，当高压为1MV和加速场达到10MV/m时，产生的电子束流能够基本满足PERL应用要求。同一超导加速段中的束流加速和能量回收的数值模拟计算结果表明，能获得高效率电子束流能量回收效果。     

Research on a novel compact linac

This work looks at a new type of electron linear accelerator. Compared with the traditional electron linac, it has only two main parts: a klystron and an accelerating tube, without the electron gun element. This new kind of linac could perform just like its predecesors but reduce cost and space. The preliminary design and simulation have been accomplished. In this paper, an overview discussion about the performance tests and some improvements to increase the beam current are presented.     

Research on a novel compact linac

This work looks at a new type of electron linear accelerator.Compared with the traditional electron linac,it has only two main parts:a klystron and an accelerating tube,without the electron gun element.This new kind of linac could perform just like its predecesors but reduce cost and space.The preliminary design and simulation have been accomplished.In this paper,an overview discussion about the performance tests and some improvements to increase the beam current are presented.     

Physical design and cooling test of C-band standing wave accelerating tube

The physical design and cooling test of a C-band 2MeV standing wave (SW) accelerating tube are described in this paper. The designed accelerating structure consists of 3-cell buncher and 4-cell accelerating section with a total length of about 163mm,excited with 1MW magnetron. Dynamic simulation presents that about 150mA beam pulse current and 30{\%} capture efficiency can be achieved. By means of nonlinear Gauss fit on electron transverse distribution, the diameter of beam spot FWHM (full width at half maximum of density distribution) is about 0.55mm. Cooling test results of the accelerating tube show that frequencies of cavities are tuned to 5527MHz and the field distribution of bunching section is about 3:9:10.     

RF power coupling for the CSNS DTL

The China Spallation Neutron Source (CSNS) drift tube linac (DTL) consists of four tanks and each tank is fed by a 2.5 MW klystron. Accurate predication of RF coupling between the RF cavity and ports is very important for DTL RF coupler design. An iris-type coupler is chosen to couple the RF power to the DTL accelerating cavity. The physical design of the DTL coupler and the calculations of RF coupling between the cavity and coupler are carried out. The results from the numerical simulations are in excellent agreement with the analytical results.