重离子整体分离环型RFQ加速器的研究

简单介绍了北京大学在高频四极场（ＲＦＱ）加速器方面的研究情况和取得的成果，包括束流动力学研究、ＲＦＱ腔的高频特性及工艺加工可行性等。现已研制成功一台２６ＭＨｚ整体分离环型ＲＦＱ加速器，其极间电压达８２ｋＶ，把Ｎ＾＋离子从２０ｋｅＶ加速到３００ｋｅＶ，证实了这种加速器的优点和可行性。     

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。     

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。     

CIAE重离子加速器物理研究平台

中国原子能科学研究院正在规划中的重离子加速器物理研究平台的基本方案是在 现有的HI-13串列加速器的后端新建一台能量增益为18MeV/q的重离子超导直线加速器.超导直线加速器包括: 36个铜铌溅射型四分之一波长(QWR)谐振腔; 9个恒温柜, 及一系列等时性消色散束流传输系统. 同时配套建设一条与现有的HI-13串列加速器相并列的重离子四杆型射频四极加速器——RFQ和交叉手指型漂移管直线加速器IH-DTL接受来自ISOL的正离子束,然后直接注入到超导直线加速器.     

DPIS-RFQ系统的高频参数测试及功率锻炼

中国科学院近代物理研究所于2007年开始进行等离子体直接注入项目的预研。详细介绍了RFQ系统的高频参数测试的方法及结果,并针对高脉冲功率的测试提出通过标定定向耦合器来测试脉冲功率的方法。介绍了系统锻炼的情况,包括针对功率源末级和腔内电极的打火问题提出了理论的分析和改善的方法。高频参数的测试和载束实验证实整套系统满足加速器的设计要求。     

DPIS-RFQ系统的高频参数测试及功率锻炼

中国科学院近代物理研究所于2007年开始进行等离子体直接注入项目的预研。详细介绍了RFQ系统的高频参数测试的方法及结果,并针对高脉冲功率的测试提出通过标定定向耦合器来测试脉冲功率的方法。介绍了系统锻炼的情况,包括针对功率源末级和腔内电极的打火问题提出了理论的分析和改善的方法。高频参数的测试和载束实验证实整套系统满足加速器的设计要求。     

350MHz强流质子RFQ加速器工艺腔的研制与测量

为研究强流质子RFQ加速腔的设计与加工工艺,研制了一台全尺寸无氧铜工艺腔.本文介绍了其物理设计与机械设计、机械加工与钎焊工艺研究及其高频性能的测量和调节.经调节,RFQ工艺腔可以达到较为理想的电场分布,其4个象限电场分布的一致性和平整度均能满足要求,二极场分量也足够小     

重离子加速器冷却储存环高频腔体设计

通过二维高频电磁场的计算,设计了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL–CSR）的铁氧体加载腔,给出了高频系统主要参数及加速电场的分布。     

重离子加速器冷却储存环高频腔体设计

 通过二维高频电磁场的计算，设计了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL–CSR）的铁氧体加载腔，给出了高频系统主要参数及加速电场的分布。     

200MHz质子带窗四翼型射频四极场加速器结构模拟研究

根据束流动力学设计方案,使用电磁场计算软件CST Microwave Studio对带窗四翼型射频四极场(RFQ)结构进行了模拟研究,分析了加速腔结构参数对其物理特性的影响,得到了200MHz质子带窗四翼型RFQ优化结构方案。该结构的比分路阻抗为79.5kΩ·m,模式间隔达25.802MHz。与传统的四翼型RFQ比较结果表明:带窗四翼型RFQ具有较低的工作频率范围、良好的电稳定性以及较高的比分路阻抗。     

200 MHz质子带窗四翼型射频四极场加速器结构模拟研究

根据束流动力学设计方案,使用电磁场计算软件CST Microwave Studio对带窗四翼型射频四极场（RFQ）结构进行了模拟研究,分析了加速腔结构参数对其物理特性的影响,得到了200 MHz质子带窗四翼型RFQ优化结构方案。该结构的比分路阻抗为79.5 km,模式间隔达25.802 MHz。与传统的四翼型RFQ比较结果表明：带窗四翼型RFQ具有较低的工作频率范围、良好的电稳定性以及较高的比分路阻抗。     

兰州重离子加速器控制系统DSP组件设计

针对重离子加速器部分电源的控制要求,进行了分析研究,提出并实现了一种实时、高效、多功能的控制系统。该系统基于数字信号处理器（DSP）和两片现场可编程门阵列（FPGA）芯片相结合的核心处理构架,在系统后端利用PXI总线接口配合FPGA来与工控机箱中的系统控制器和其他控制组件进行大批量数据交互;系统前端利用直接数字频率合成器、模数转换器和数模转换器等器件结合DSP和FPGA中的控制算法及相应控制机制来实现对不同电源控制参数的处理和功率的输出;平台中两组光纤模块也与FPGA相配合实现对同步触发事例等实时数据的收发和调试。     

一种用于开放式MRI的射频发射线圈设计

介绍了一种用于开放式MRI系统的射频发射线圈. 此发射线圈为上下2个相同的线圈,分别安装在磁体的2极,两线圈采用非对称的正交方式放置. 线圈为矩形螺线管结构,通过电磁场数值计算的方法对线圈的匝间距进行了优化,使线圈在300 mm的球形区域内达到偏差不超过3 dB的均匀性要求. 根据优化结果制作了一套用于0.23 T开放式MRI系统的发射线圈,并对线圈的均匀性及射频发射的效率进行了测试. 测试结果表明,线圈具有较高的发射效率和较好的均匀性,由此验证了设计方案的可行性.     

A coaxial HOM coupler for a superconducting RF cavity and its low-power measurement results

A resonant buildup of beam-induced fields in a superconducting radio frequency(RF)cavity may make a beam unstable or a superconducting RF cavity quench. Higher-order mode(HOM)couplers are used for damping higher-order modes to avoid such a resonant buildup. A coaxial HOM coupler based on the TTF (TESLA Test Facility)HOM coupler has been designed for the superconducting RF cavities at the Proton Engineering Frontier Project(PEFP)in order to overcome notch frequency shift and feed-through tip melting issues. In order to confirm the HOM coupler design and finalize its structural dimensions, two prototype HOM couplers have been fabricated and tested. Low-power testing and measurement of the HOM couplers has shown that the HOM coupler has good filter properties and can fully meet the damping requirements of the PEFP low-beta superconducting RF linac.     

基于微波工作室的盘荷波导耦合器设计方法

提出了一种新的盘荷波导耦合器数值设计方法; 通过分析Kyhl提出的耦合器调节原理, 将输入阻抗之间的相差关系转换为耦合器输入波导的边界条件关系, 由此 利用Microwave Studio的EigenMode Solver求解本征值问题来实现对耦合器 调谐、调匹配过程的模拟; 并给出一个实例来说明数值计算方法的可行性和可靠性.     

RFQ冷却聚束器的离子引出系统

论述了RFQ冷却聚束器的两种离子引出系统——静电引出和小型RFQ方法的模拟结果，并通过流体力学方法计算了设计中的静电引出系统的氦气流量和系统可能获得的真空度. 研究结果表明：在较低氦气气压时，应该选用小型RFQ引出方法，以获得更好的束流品质，而在较高氦气气压时，只能选用静电引出方法. 另外，由于设计中的RFQ冷却聚束器经常工作于高氦气气压条件下，因此高纯度氦气的回收和再利用是必需的.     

RF and field measurements of the SSC-LINAC RFQ

The 53.667 MHz continuous-wave heavy ion RFQ has been designed and manufactured for the SSC-LINAC project.This four-rod RFQ accelerates ions with maximum mass to charge ratio of 7 from 3.728 keV/u to 143 keV/u.Measurements have been carried out to check the RF performance of the cavity and the quality of the electric field.The S11 of the power coupler is adjusted to better than-44 dB,and the Q0 of the cavity is 6440.The quality of the electric field is evaluated by the perturbation method.The measurement procedure and data analysis will be discussed in detail.The error due to gravity of the perturbation bead has been corrected by averaging the fields in different quadrants.As a result,the unflatness of the electric field is±2.5%,and the dipole field component distributes from 0%to 20%in different longitudinal positions,which indicates the asymmetry of the quadrupole field.The unflatness of the quadrupole field distribution represents a good agreement with the simulation results.High power RF test and beam commissioning of the RFQ are on schedule in early 2014.     

基于AD9854重离子治癌加速器高频控制器设计

介绍了兰州重离子治癌加速器治疗装置的高频控制系统原理、软件设计、硬件配置和布局。提出并实现了对重离子治癌加速器高频控制系统的高频腔体的精确控制。在硬件上,重离子治癌加速器高频控制系统硬件平台由监视控制板和数据分析板两部分构成,采用双FPGA+DSP+DDS+PXI 结构,此结构具有强大的数据处理能力,其核心器件是FPGA和DDS。通过设计编写FPGA VHDL代码实现对DDS芯片的配置,产生的IQ两路信号,分别发送到高频腔、幅度调制器以及偏流电源上,完成幅相同调和频率调制。通过该设计,实现与DAC和ADC操作配合进行高速高效的数据传输,产生高品质束流。