感应加速腔横向阻抗测量

描述了采用脉冲双线法测量感应加速腔横向阻抗的原理、方法和步骤。测量结果显示,新设计的真空腔和绝缘腔的横向阻抗特性优于以前设计的原形腔,而且加速间隙由于采用了类同轴结构,绝缘腔的低频模式被有效抑制,在753MHZ测得其横向阻抗为820W /m。     

直线感应加速腔横向阻抗的测量

采用束流模拟法测量强流直线感应加速器加速腔横向阻抗,给出了加速腔的测量结果。采用了时域变换法提高不匹配情况下测量精度的方法,对引起测量误差的 原因进行了分析。这有助于深入理解强流加速腔内的物理过程,改进加速腔设计,提高 直线感应加速器整机性能     

直线感应加速腔横向阻抗的测量

 采用束流模拟法测量强流直线感应加速器加速腔横向阻抗,给出了加速腔的测量结果。采用了时域变换法提高不匹配情况下测量精度的方法,对引起测量误差的 原因进行了分析。这有助于深入理解强流加速腔内的物理过程,改进加速腔设计,提高 直线感应加速器整机性能     

感应加速腔横向阻抗模拟计算

束腔相互作用导致的束流崩溃不稳定性(BBU)将严重地恶化束品质,而加速腔横向阻抗反映了这种相互作用的强弱。用MAFIA程序对三种不同的感应加速的腔横向阻抗进行了模拟计算。计算结果与采用脉冲双线法测量的结果反映了相同的物理性质。     

强流直线感应加速腔微波特性

 介绍了确定不同加速间隙形状和设计结构的强流直线感应加速腔微波特性的方法,即确定频域中加速腔横向阻抗值的方法,包括数值模拟和实验测试。 横向阻抗测试实验中采用了两种测试方法:一种为同轴线束流模拟法,另一种为对加速腔形状因子的测试。实验中测试了3种不同的腔型,并和数值模拟结果进行了比较。两种横向阻抗的测试方法所得结果都与计算结果基本符合,从测试过程的繁简程度和多次实验结果的重复性来看,对于强流直线感应加速腔来说,形状因子值测试方法优于双芯同轴线束流模拟法。实验测试和数值模拟结果显示,确定直线感应加速腔横向阻抗值,测试实验和数值模拟是相辅相成的,缺一不可。     

径向馈入和轴向馈入对感应加速腔性能的影响

感应加速腔有径向馈入和轴向馈入两种常用的脉冲功率馈入方式。在理论上分析了不同功率馈入方式对感应加速腔输出电压平顶的影响,并对分析结果进行实验论证。实验采用1B2C结构,用相同的脉冲功率源馈入径向腔和轴向腔,测量此两种加速腔的电压波形。测得轴向腔±1％电压平顶时间为61 ns,径向腔±1％电压平顶时间为62 ns,两种腔都可满足±1%电压平顶大于60 ns的要求。此外对不同功率馈入方式导致的横向阻抗的变化进行了数值模拟,分别计算了采用这两种馈入方式的加速腔模型的横向阻抗,发现轴向加速腔的横向阻抗较小。     

径向馈入和轴向馈入对感应加速腔性能的影响

 感应加速腔有径向馈入和轴向馈入两种常用的脉冲功率馈入方式。在理论上分析了不同功率馈入方式对感应加速腔输出电压平顶的影响,并对分析结果进行实验论证。实验采用1B2C结构,用相同的脉冲功率源馈入径向腔和轴向腔,测量此两种加速腔的电压波形。测得轴向腔±1％电压平顶时间为61 ns,径向腔±1％电压平顶时间为62 ns,两种腔都可满足±1%电压平顶大于60 ns的要求。此外对不同功率馈入方式导致的横向阻抗的变化进行了数值模拟,分别计算了采用这两种馈入方式的加速腔模型的横向阻抗,发现轴向加速腔的横向阻抗较小。     

感应加速腔横向阻抗模拟计算

束腔相互作用导致的束流崩溃不稳定性 (BBU)将严重地恶化束品质 ,而加速腔横向阻抗反映了这种相互作用的强弱。用 MAFIA程序对三种不同的感应加速的腔横向阻抗进行了模拟计算。计算结果与采用脉冲双线法测量的结果反映了相同的物理性质。     

“神龙一号”直线感应加速器多功能腔设计

 多功能腔集真空泵安装、束流过渡漂移、束流在线测量及方便机器检修等诸多功能于一体，是“神龙一号”加速器束流传输系统的一个关键部件。简要介绍了多功能腔设计中的磁轴准直、输运磁场的连续性以及横向阻抗几个关键问题，阐明了多功能腔的可维修特性和磁轴准直性能，分析了多功能腔对输运磁场连续性的影响，计算了多功能腔的低横向耦合阻抗，并提出了降低横向耦合阻抗的措施。多功能腔的应用简化了束流传输线的结构，提高了束流传输线的性能，将在“神龙一号”直线感应加速器的调试中起到非常重要的作用。     

单线法测量横向阻抗系统设计与模拟计算

介绍了单线法测量横向阻抗的基本原理、系统设计和初步模拟计算结果。单线法横向阻抗测量系统由待测元件/参考元件、内置导线、导线偏移调节机构、阻抗匹配段和测量仪器构成。调节机构可以精确调整内置导线的横向位置以激励偶极模式。利用微波工作室软件模拟计算待测元件（2 856 MHz“凸型”腔）的偶极模。“凸型”腔横向阻抗的幅值和偶极模频率的计算结果与ABCI程序数值计算的结果基本相符,说明了单线法横向阻抗测量系统理论上的可行性。     

等效电路计算同轴输出腔TM310模式的间隙阻抗

设计了外Q值较小,工作于高阶横磁TM310模的X波段速调管单间隙同轴输出谐振腔。用微波等效电路理论计算了高阶横磁TM310模情形六个漂移管的等效间隙中心位置,由此计算腔内等效间隙中心到输出波导内横向膜片的等效长度。以MATLAB编程计算得到同轴谐振腔TM310模式加载矩形波导滤波器输出回路的间隙阻抗,其结果与传统冷测模拟法计算结果吻合。验证了等效长度计算方法的正确性,用于圆柱腔基模的传统微波等效电路理论能用于分析同轴谐振腔高阶横磁模式输出回路,且比传统的冷测模拟法及场分析法更为快捷。     

Determination and optimization of mode matching into optical cavities by heterodyne detection

We report on a novel high-sensitivity method to characterize and improve mode matching into optical cavities. This method is based on heterodyne detection of cylindrical transverse cavity modes. A specially designed annular-segmented photodiode is used to measure the amplitude of nonresonant modes reflected by the cavity. Our measurements allow us to optimize cavity mode matching to nearly 99.98% and will play an important diagnostic role in gravitational-wave detectors.     

外加载谐振腔的理论计算与分析

 通过建立外加载谐振腔的等效电路模型,给出了加载以后外加载谐振腔的频率、品质因数和间隙阻抗的解析计算公式,并使用电磁场模拟软件证明了计算结果的正确性。由计算和模拟结果显示,在使用谐振腔加载的方法降低品质因数的同时,还可以利用模式重叠进一步展宽频带。由等效电路模型分析了主腔和负载腔的品质因数、主腔和负载腔之间的频率差以及耦合口的大小对加载后谐振腔的品质因数和间隙阻抗的影响。     

基于天线辐射理论构建微波混沌腔的随机耦合模型

为了能够快速有效地求解电大复杂腔体(微波混沌腔)的电磁耦合问题, 文中采用统计电磁学方法研究了该类腔体电磁散射的统计特征. 首先, 根据天线辐射理论, 利用电磁场的本征模展开式建立了腔体耦合输入阻抗表达式. 其次, 利用波动混沌理论和概率统计方法进一步推导出了微波混沌腔的随机耦合模型. 该方法简单并且可以直接推导出三维模型. 最后, 构建了一个三维Sinai微波混沌腔并进行数值仿真实验, 其仿真实验结果与随机耦合模型计算结果的统计特征基本一致. 重要的是, 该模型与复杂腔体的细节特征无关, 能够快速有效地预测微波混沌腔的敏感耦合问题. 关键词： 统计电磁学 微波混沌腔 输入阻抗 随机耦合模型     

Studies on high order mode of bell-shaped prototype cavities

Aluminium and copper prototype cavities were designed to study higher order modes(HOM).An automatic field mapping system was developed with LabVIEW to measure the adiofrequency(RF)charac teristics,such as resonant frequency,Q-value,shunt impedance and electromagnetic field distribution of the higher-order modes in a model RF cavity.Two kinds of the bell-shaped cavities were measured using the field mapping system,their frequencies are 1.5 GHz and 800 MHz respectively.The fields' distributions of the monopole modes and dipole modes,as well the R/Q values,were measured.     

用于自由电子激光的S波段J型波导馈电加速管

随着波导式耦合行波加速管设计梯度的日益提高,为了防止加速管输入耦合器电场的横向动量在束流通过加速器耦合器时引起束流品质的下降,侧壁开有两个对称耦合孔的对称双馈圆柱腔获得了广泛的应用。研制的S波段J型波导馈电加速管即为双馈圆柱腔中的一种,研制样管在老练平台上老练时的最高加速梯度达到30 MV/m。然而因为四极场的存在,开有两个耦合孔的圆柱耦合腔内,仍然会引起轴向电场的幅度和相位在横向的梯度,从而使束流发射度变差。在理论上对J型波导馈电的跑道式耦合腔进行了研究,通过与圆柱腔进行比对模拟计算,证明跑道式耦合器可以很好地改善轴向电场在横向平面内非近轴区域沿圆周的场强一致性,从而减小四极场的影响。重要的是,J型波导馈电跑道式耦合腔的机械加工、测试比圆柱腔更加容易实现,是未来双馈加速器发展的一个理想方向。