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。     

四轩型RFQ加速腔高频特性的数值模拟与实验研究

为设计一个高负载因子、高流强的RFQ加速器，使用三维电磁场计算程序MAFIA对加速腔的高频特性进行了模拟计算. 本文主要研究RFQ支撑板高度、宽度、间距、电极形状等结构参数对高频腔体高频特性的影响，根据RFQ加速器的比分路阻抗以及电磁场分布的要求，对RFQ的结构参数进行优化设计，然后根据模拟计算结果加工冷模，进行冷模测量并将测量结果与计算结果加以比较.     

90°视向角内窥远心测量仪的光学设计

针对深腔内深孔、微小孔或盲孔等, 由于受到腔体尺寸形状和腔体结构的限制，导致对腔体内表面的检测及腔体内孔径形位信息的检测有很大的难度, 设计了一种检测腔内小孔特征以及腔内状态的内窥镜光学探头。该探头为具有90°视向角、20 mm大景深、高分辨率的细径内窥镜，其放大倍率为-0.71×，最大畸变为0.5%，全视场MTF在166 lp/mm处接近0.1，孔径检测精度为0.01 mm，分辨率为0.005 mm，且光学系统外径小于5 mm，可用于对腔体直径范围15 mm~45 mm、孔径直径范围0.01 mm~4 mm的腔体零件内微小孔径形位信息的检测。     

双间隙输出腔开放腔的高频特性分析

 建立了S波段相对论速调管放大器双间隙输出腔开放腔的3维模型。采用时域有限差分法，通过监测激励电流源的响应计算了该双间隙输出腔的谐振频率、有载Q值、场分布以及特性阻抗，并分析了腔体结构尺寸对谐振频率、有载Q值和特性阻抗的影响。研究表明：腔体半径对开放腔的谐振频率影响很大，耦合孔尺寸对腔体谐振频率的影响较小；随着耦合孔张角增加，有载Q值逐渐减小；随着腔体半径增大、间隙的减小，腔体特性阻抗降低。研究结果可为S波段强流相对论速调管放大器双间隙输出腔的设计提供理论依据。     

非均匀传输线型谐振腔的研究

 分析了周期性电容盘片加载的同轴线的传输特性,并将其应用于四分之一波长线谐振腔,利用传输线理论和数值模拟两种方法分析了这种腔体的谐振特性,得到了谐振频率、Q值与盘片半径、盘片个数间的关系,并论证了这种方法在减小腔体尺寸方面的可行性及在一台质子回旋加速器腔体中的应用。     

1 MV紧凑型重频Marx发生器绝缘设计和数值分析

通过分析六氟化硫气体在静态高电压和脉冲高电压作用下的绝缘特性对Marx模块式开关结构和外筒尺寸进行了优化设计，着重优化设计了Marx发生器中的两个关键绝缘部位——开关腔体结构和外金属筒与顶部电容绝缘距离，并通过数值模拟计算，分析了该区域的局部3维电场强度分布。结果表明:最大场强均小于六氟化硫的沿面闪络和电击穿场强阈值。对模块式开关腔和外筒尺寸进行优化得到的绝缘结构满足0.3 MPa下六氟化硫的绝缘要求。     

1 MV紧凑型重频Marx发生器绝缘设计和数值分析

 通过分析六氟化硫气体在静态高电压和脉冲高电压作用下的绝缘特性对Marx模块式开关结构和外筒尺寸进行了优化设计，着重优化设计了Marx发生器中的两个关键绝缘部位——开关腔体结构和外金属筒与顶部电容绝缘距离，并通过数值模拟计算，分析了该区域的局部3维电场强度分布。结果表明:最大场强均小于六氟化硫的沿面闪络和电击穿场强阈值。对模块式开关腔和外筒尺寸进行优化得到的绝缘结构满足0.3 MPa下六氟化硫的绝缘要求。     

高俘获效率电子辐照加速器的设计研究

加速管是一台加速器的核心部分. 一般电子辐照加速器的俘获效率在50%左右, 一半的电子都损失在加速管内. 丢失的电子打在加速管内壁, 产生轫致辐射、腔体发热量增加、真空变坏等许多负面影响. 采用一段等梯度加速结构, 相速沿加速管呈线形增加,调整相速变化规律及加速管腔体的尺寸参数, 设计出的加速管最终的俘获效率提高到90%以上, 同时平均加速梯度没有因此降低, 加速管总长度没有增加.     

高能工业CT用新型X射线源焦斑测量

 为了获得较高的空间分辩率，设计了一种新型小束斑驻波电子直线加速器，该加速器取消了加速腔中的鼻锥结构，而在耦合腔中设置鼻锥结构。用狭缝法代替小孔法测得X射线源的焦斑尺寸为1.4mm。讨论了射线源焦点对成像质量的影响，分析了在高能条件下小孔法不适合用于焦点测量的物理原因，用4种测量方法测量了该高能X射线源的参数，测得该系统的成像极限分辩率为2.5 lp/mm，最后对实验结果进行了分析。     

室温CH腔体的单元腔近似优化

 CH（cross-bar H-type structure）结构是近几年提出的一种适用于低β的新型DTL(drift tube linac)加速结构，同IH（interdigital H-type structure）结构相比，CH结构可以工作在更高的频率（150~700 MHz）下，从而可以得到更高的输出能量（150 MeV）。由于DTL腔体为准周期结构，通过对单元腔的MWS(microwave studio)模拟及优化，得到了工作频率为350 MHz，单核能从6 MeV到66 MeV时的腔体并联阻抗及其它腔体参数，并对腔体单元数对腔体特性参数及谐振频率的影响做了定性分析。分析表明：对于CH结构，其有效并联阻抗远大于传统的DTL结构，对于350 MHz的工作频率，在6 MeV时将近100 MΩ/m，即使在能量高达66 MeV时，其有效并联阻抗也大于40 MΩ/m；单元腔近似是一种非常有效的分析DTL加速结构的方法，单元腔计算结果和整腔计算结果相比，谐振频率的相对偏差小于1%; 对于有效并联阻抗的计算，误差也在10%之内。     

花瓣形辐照加速器NB100的高频系统设计

介绍了花瓣形辐照加速器NB100高频系统整体方案和设计过程,如输入组件采用磁耦合设计、功率源与加速腔间采用同轴线连接、隔离窗选用平板窗等;给出了耦合环的最终设计数据与图形。高频系统投入使用后,通过初步测试,得到了驻波比小于1.1情况下,入射功率连续100 kW、脉冲250 kW的结果,证实了高频系统设计的合理性。     

HIRFL高频腔体功率耦合匹配实验研究

 介绍了HIRFL主加速器SSC高频腔体功率馈入耦合匹配系统的研究，实验结果表明，通过改变耦合环角度可更好地实现高频腔体和高频发射机之间的匹配，提高了高频腔体电压和高频发射机的工作效率。     

HIRFL-NB1控制系统的设计

通过对新B1聚束器的介绍 ,比较详细地分析了NB1腔体内部组件对谐振频率的影响 ,并以此为依据,阐述了NB1控制系统的设计应如何结合其物理特性 ,最终设计出了一套实时控制系统 .该系统包含RF发射机控制系统和拖动控制系统 ,均可手动和计算机对RF发射机和 5个步进电机实时控制. With the introduction of New Buncher 1 system, the article analyzes the influence that these inner components of the NB1 cavity upon it’s working frequency in detail, and according to the physical characteristics of the NB1 cavity, a set of real time control system will be carried out. The NB1 control system includes RF emitter control and moving system control, which both have local control and computer control on RF emitter and five stepping motors.     

162.5 MHz高功率耦合器测试腔体设计

功率耦合器是粒子加速腔射频功率馈送的关键部件。耦合器在安装至加速腔之前，必须进行常温高功率测试和锻炼，以检验加工工艺和设计指标，提高其射频性能。详细介绍了中国科学院近代物理研究所ADS25 MeV加速器样机162.5 MHz耦合器测试平台的改进设计。针对原有接触式测试锻炼方式的不足，提出非接触式测试锻炼方案。对耦合器测试锻炼过程进行了物理抽象，采用理论模拟的方法分析测试腔体功率传输。基于分析结果设计了低损耗、宽通带、多用途的非接触式耦合器测试腔体。该腔体可实现20 kW测试功率下60 W左右的腔体损耗和15 MHz-3 dB带宽。Fundamental power couplers (FPC) are crucial components for feeding RF power to the accelerating cavities. Before being installed on the accelerating cavity, a coupler must be tested and conditioned at room temperature to check its fabrication quality, to verify its design specifications, and improve its RF performance. This paper thoroughly introduced the design of a test stand for the 162.5 MHz coupler of ADS 25 MeV demo facility at IMP, CAS. In order to overcome the shortcomings of the original contacting test method, a noncontacting test scheme was proposed. A physical model was built for the the coupler test and the test cavity power transmission was analyzed theoretically. Based on the analysis results, a low-loss, wide-passband and multipurpose non-contacting coupler test cavity was designed. With the new test cavity, a power loss of around 60W and a -3 dB bandwidth of 15 MHz at a test power of 20 kW was achieved.     

SSC高频腔数值模拟及分析

SSC加速电压的提高对于HIRFL整体运行水平的提高具有重要的意义.利用三维电磁场计算程序MAFIA对SSC高频腔体作了更为细致的分析,重新计算了腔体的主要参数,结合运行中的实际结果,对电压提高的可行性进行了初步分析;由于在大功率运行状态下,少量的功率损失都可能影响腔–机系统的稳定性,所以同时利用MAFIA计算得到的结果,对功率耦合系统重新做了分析,得到了功率反射的理论极值及改进方案.     

加速100 mA质子束的低β超导半波长谐振腔内的高阶模（英）

基于超导器的连续波运行的高流强质子/氘束被越来越多的大科学装置所采用。在流强低于10 mA情况下，用于加速低段粒子的超导腔的高阶模影响基本可以忽略，但是对于加速百mA强流的低超导腔，其高阶模损耗情况有待研究。近期北京大学设计并加工了一支=0.09、运行频率162.5 MHz的超导半波长谐振腔，用于研究非相对论低超导半波长谐振腔加速100 mA强流质子束时可能涉及到的关键物理问题。重点研究了这支半波长谐振腔内部高阶模损耗的问题，用时域和频域两种方法分别计算了腔的高阶模损失因子，同时计算了考虑加工误差下腔内发生高阶模共振激发的概率。     

Development of fundamental power coupler for C-ADS superconducting elliptical cavities

5-cell elliptical cavities have been selected for the main linac of the China Accelerator Driven subcritical System(C-ADS) in the medium energy section. According to the design, each cavity should be driven with radio frequency(RF) energy up to 150 kW by a fundamental power coupler(FPC). As the cavities work with high quality factor and high accelerating gradient, the coupler should keep the cavity from contamination in the assembly procedure. To fulfil the requirements, a single-window coaxial type coupler was designed with the capabilities of handling high RF power, class 10 clean room assembly, and heat load control. This paper presents the coupler design and gives details of RF design, heat load optimization and thermal analysis as well as multipacting simulations. In addition, a primary high power test has been performed and is described in this paper.     

Flat-top system of the DC-280 cyclotron

The flat-top cavity of the radio-frequency accelerating system designed at the Flerov Laboratory of Nuclear Reactions, Joint Institute for Nuclear Research, for the DC-280 cyclotron is described. The cyclotron is intended for increasing the capabilities and efficiency of experiments on the synthesis of super-heavy elements and an investigation of their nuclear physical and chemical properties. The DC-280 isochronous heavy-ion cyclotron will produce accelerated beam of ions in the range from neon to uranium. The parameters, design, and results of the experimental and 3D computer modeling of the flat-top cavity of the RF accelerating system of the DC-280 cyclotron are reported.     

HIRFL新B1聚束器频率微调系统的设计及稳定性分析

 频率自动调谐系统是聚束器的重要组成部分之一。频率调谐系统成功的研制和投入使用达到了使谐振腔体的固有谐振频率在22～54 MHz的范围内自动稳定在输入信号频率上的目的，频率自动微调系统达到了±5×10^-6的频率稳定度，解决了由于腔体失谐所造成的高频电压滑落的问题，由此在腔体的加速缝隙间得到稳定的高频电压，保证了聚束器系统的高质量可靠运行。     

Digital prototype of LLRF system for SSRF

This paper describes a field programming gate array(FPGA)based low level radio frequency (LLRF)prototype for the SSRF storage ring RF system.This prototype includes the local oscillator(LO),analog front end,digital front end,RF out,clock distributing,digital signal processing and communication functions.All feedback algorithms are performed in FPGA.The long term of the test prototype with high power shows that the variations of the RF amplitude and the phase in the accelerating cavity are less than 1%and 1°respectively.and the variation of the cavity resonance frequency is controlled within ±10 Hz.