深度抑制的超导高频腔研究

参照KEKB 509MHz超导腔,同时考虑到许多方面因素的影响,为北京正负电子对撞机改造工程改频设计了一个500MHz超导腔,并且对腔的一些性能进行了模拟计算,同时利用铝模型腔对一些主要参数进行了测量和校核.     

上海光源储存环高频功率源

上海光源(SSRF)是一台能量为3.5GeV的中能第三代光源. 储存环的设计束流是300mA, 总的束流功率约625kW, 借鉴国际先进经验, 从THALES等公司引进500MHz 300kW (CW)高频发射机(包括速调管和相应的PSM型电源)及350kW (CW)环流器等作为三套高频功率源的主体, 一一供给三套超导高频腔, 加速电子以补偿其同步辐射以及其他功率损耗. 近一年来我们完成了储存环高频厅和其水冷、风冷、配电系统的建设, 4台速调管的制造厂验收测试, 三套发射机的就位安装和调试, 第一套发射机的现场验收测试, 第一台环流器的安装和高功率验收测试, 第一套高频功率源的高功率传输系统在不同反射相位下的满功率老炼. 第二、三套发射机的现场验收测试正在进行中, 预计10月份全部完成. 迄今为止所有的验收项目均达到技术指标. 本文简要地叙述了SSRF高频功率源的选型、技术指标、设计方案、总体布局, 重点介绍了现场验收测试的结果.     

合肥电子储存环上新旧高频腔的尾场及耦合阻抗的计算

 合肥800MeV电子储存环的二期升级工程正在进行，其中高频腔的改造和加工将要完成，由于原有高频腔存在较多不合理因数，将要被新腔所替换。为了充分估计在将来运行时，高频腔的耦合阻抗对储存高流强的影响，需要对新旧高频腔宽带耦合阻抗进行比较计算。用电磁场计算软件MAFIA对高频腔的耦合阻抗及电子束在此结构中产生的尾场进行了计算，结果说明旧高频腔的耦合阻抗比新高频腔小。     

合肥电子储存环上新旧高频腔的尾场及耦合阻抗的计算

合肥800MeV电子储存环的二期升级工程正在进行,其中高频腔的改造和加工将要完成,由于原有高频腔存在较多不合理因数,将要被新腔所替换。为了充分估计在将来运行时,高频腔的耦合阻抗对储存高流强的影响,需要对新旧高频腔宽带耦合阻抗进行比较计算。用电磁场计算软件MAFIA对高频腔的耦合阻抗及电子束在此结构中产生的尾场进行了计算,结果说明旧高频腔的耦合阻抗比新高频腔小。     

台肥储存环高频系统的调整

讨论了合肥光源高频系统参数对束流流强的影响。在合肥储存环闭轨校正实验中，发现束流轨道有较大的变化，为此对高频系统的频率、腔温等参数进行了必要的调整。此项工作对二期工程高频系统改造也具有指导意义。     

HLS储存环高频调制实验

在合肥光源(HLS)储存环上进行了高频调制实验, 结果表明采用调制频率接近同步振荡频率f_s的高频幅度或相位调制, 可以提高束流寿命. 而通常采用的是2f_s的调制方式. 实验测量了最佳调制频率和合适的调制度, 以及不同流强下调制引起寿命增长的程度. 同时观察到束流频谱中高次分量的降低, 这有利于抑制多束团耦合不稳定性.     

上海光源储存环高频功率源

上海光源(SSRF)是一台能量为3.5GeV的中能第三代光源.储存环的设计束流是300mA,总的束流功率约625kW,借鉴国际先进经验,从THALES等公司引进500MHz 300kW(cw)高频发射机(包括速调管和相应的PSM型电源)及350kW(Cw)环流器等作为三套高频功率源的主体,一一供给三套超导高频腔,加速电子以补偿其同步辐射以及其他功率损耗.近一年来我们完成了储存环高频厅和其水冷、风冷、配电系统的建设,台速调管的制造厂验收测试,三套发射机的就位安装和调试,第一套发射机的现场验收测试,第一台环流器的安装和高功率验收测试,第一套高频功率源的高功率传输系统在不同反射相位下的满功率老炼.第二、三套发射机的现场验收测试正在进行中,预计10月份全·部完成.迄今为止所有的验收项目均达到技术指标.本文简要地叙述了SSRF高频功率源的选型、技术指标、设计方案、总体布局,重点介绍了现场验收测试的结果.     

非均匀三腔谐振腔高频特性的数值分析

用SUPERFISH程序对非均匀三腔谐振腔的高频特性进行了数值分析。分析了各腔长度的变化对类TM010 2π/3模式及其频率、各腔纵向场分量Ez大小及Ez径向分布的影响。结果表明：当各腔长度变化时,该模式只在一定范围内存在,且频率变化不大,频率的最大值和最小值相差小于4%;当该模式存在时,第一腔长度越小,则第一腔的纵向场分量越大;当第一腔长度不变时,第三腔的纵向场分量随着第二腔长度的增大而增大,而第一,二腔纵向场分量则随之变小;各腔长度变化对纵向场分量的径向分布影响很小。     

非均匀三腔谐振腔高频特性的数值分析

 用SUPERFISH程序对非均匀三腔谐振腔的高频特性进行了数值分析。分析了各腔长度的变化对类TM₀₁₀ 2π/3模式及其频率、各腔纵向场分量Ez大小及Ez径向分布的影响。结果表明：当各腔长度变化时，该模式只在一定范围内存在，且频率变化不大，频率的最大值和最小值相差小于4%；当该模式存在时，第一腔长度越小，则第一腔的纵向场分量越大；当第一腔长度不变时，第三腔的纵向场分量随着第二腔长度的增大而增大，而第一，二腔纵向场分量则随之变小；各腔长度变化对纵向场分量的径向分布影响很小。     

吸收材料对超导高频腔高次模抑制的实验研究

束流粒子通过加速腔的基模加速,以达到所需的能量值. 由于腔本身的多谐性,束流在超导腔里面会激发起高次模,其中其电场分布对粒子加速起到负面作用的,称之谓有害高次模,减小或抑制有害高次模是加速腔研究的一个重要环节,利用铝模型腔对超导腔的高次模抑制进行研究,给出测量结果,研究表明:铁氧体是很好的微波吸收材料,对于所研究的超导腔内的高次模有着良好的吸收效果.     

HOMs simulation and measurement results of IHEP02 cavity

In accelerator RF cavities, there exists not only the fundamental mode which is used to accelerate the beam, but also higher order modes(HOMs). The higher order modes excited by the beam can seriously affect beam quality, especially for the higher R/Q modes. 1.3 GHz low-loss 9-cell superconducting cavity as a candidate for ILC high gradient cavity, the properties of higher order mode has not been studied carefully. IHEP based on existing low loss cavity, designed and developed a large grain size 1.3 GHz low-loss 9-cell superconducting cavity(IHEP02cavity). The higher order mode coupler of IHEP02 used TESLA coupler's design. As a result of the limitation of the mechanical design, the distance between higher order mode coupler and end cell is larger than TESLA cavity.This paper reports on measured results of higher order modes in the IHEP02 1.3 GHz low-loss 9-cell superconducting cavity. Using different methods, Q e of the dangerous modes passbands have been obtained. The results are compared with TESLA cavity results. R/Q of the first three passbands have also been obtained by simulation and compared with the results of the TESLA cavity.     

BEPCⅡ冲击磁铁的设计和样机研制

由于BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁的设计要求比较高，国际上现有的两种低束流阻抗的冲击磁铁方案都不能完全满足其要求. 本文提出的一种新型冲击磁铁方案解决了BEPCⅡ冲击磁铁的设计难题，并且通过样机的成功研制，证明了这种方案对于BEPCⅡ来说是可行的，结构和工艺设计是合理的.     

BEPC储存环束流振荡频率测量

在加速器的运行和机器研究过程中,需要经常对束流振荡频率进行测量.BEPC储存环束流振荡频率测量系统包括一台频谱仪,两个条形电极装置,两个电压放大器和一个束流振荡检测器.本文介绍了经过改进的BEPC储存环束流振荡频率测量系统.     

微波谐振腔中电子与微波作用的非稳态过程研究

 在微波腔中微波场影响电子的运动，同时电子束作为电流源也产生辐射，影响微波场，这种相互作用包含线性和非线性过程。根据Maxwell理论，微波腔中的实际微波场可以按微波腔的模式展开，而且不同模式与电子束之间的相互作用不同。将电子束作为激励源，根据Maxwell方程和电子受到的洛伦兹力，建立不同模式在电子束作用下的激励方程和电子束电子在不同模式作用下的运动方程（即微波谐振腔中电子束与微波场相互作用的自洽方程组），并由此进一步分析一维情况下单间隙微波腔中微波建场、辐射场呈指数增长和饱和等非稳态作用过程，该过程涉及到电子束与微波作用的线性和非线性过程。     

SSRF储存环直线节气体韧致辐射功率计算

上海光源(SSRF)属第三代同步辐射专用装置, 现正在建设之中. 能量为3.5GeV、流强为300mA的电子经过SSRF储存环直线节时, 不可避免的与真空室内的残余气体产生气体韧致辐射. 因气体韧致辐射的前冲性比较强, 且辐射功率比较集中. 所以了解直线节所产生的气体韧致辐射功率、能谱及辐射功率分布是非常必要的. 采用多粒子输运代码Fluka对SSRF直线节产生的气体韧致辐射功率及韧致辐射光子产额等进行计算. 通过与经验公式的对比及其他文献数据的比较, 论证了本计算模型的合理性.     

BEPCⅡ超导腔高次模阻抗抑制优化研究

BEPCⅡ500MHz超导腔是BEPCⅡ储存环的关键设备,腔中高次模的分布和阻抗将很大程度上直接影响束流的稳定.因此,研究BEPCⅡ超导腔的高次模分布和高次模吸收器的吸收效果对实现BEPCⅡ指标至关重要.为此,通过改变高次模吸收器的位置、铁氧体吸收材料的长度、厚度以及腔的渐变过渡波导的角度等对BEPCⅡ超导腔高次模阻抗抑制进行了模拟优化研究,从而找到并确定了吸收器对高次模阻抗抑制的最优值.同时,为证实模拟计算结果的正确性,对BEPCⅡ超导模型腔进行了高次模分布和吸收测量,得到了与计算一致的结果.结果表明,经过细致优化腔的高次模吸收器,腔中大部分高次模被深度吸收了,那些具有潜在危险的高次模阻抗值降到了阈值以下,满足BEPCⅡ束流阻抗要求     

同轴谐振腔高阶横磁模式参数的研究

理论计算和分析了微波圆柱同轴谐振腔高阶横磁(TM)模式的系列关联参数.研究发现：与圆柱腔相比, 同轴谐振腔的TM_n10模式有较大的模式间隔，即工作模式能够远离非工作模式的干扰，这有利于保持器件稳定的频率和功率；在保持腔长不变、腔横截面外半径取特定值时，腔内电场峰值位置的轴向特性阻抗随内径的变化存在极大值；在高频段可以采用任意大横截面的腔体结构和任意阶的模式.计算结果与仿真结果相一致. 关键词： 高阶横磁模式 圆柱同轴谐振腔 特性阻抗 多注速调管