分离作用射频四极场加速器中动力学参数与极限流强的探讨

系统分析了粒子在分离作用射频四极场(RFQ)加速结构中的运动,导出了极限流强与动力学参数的关系. 存在于分离作用RFQ膜片加速间隙处的加速电场，较传统的RFQ能更加有效地加速带电粒子.四杆电极之间的射频四极场，对粒子的横向具有聚焦或者散焦作用，通过适当选取粒子动力学参数可以保证粒子在分离作用RFQ中横向和纵向运动的稳定性. 关键词： 分离作用射频四极场加速器 稳定性 反场 极限流强     

杆型SFRFQ结构的研究

RFO加速结构是一种非常巧妙的低能强流加速结构,但是它存在能量上限问题.而杆型SFRFQ加速结构是一种改进的无反场的SFRFQ结构.对分离作用杆型RFQ加速结构在能量增益和横向稳定性两个方面进行了研究,最后还和光阑型SFRFQ结构进行了一些简单的比较 关键词： 能量上限问题 RFQ 杆型SFRFQ 反场 光阑型SFRFQ     

分离作用射频四极场加速器频率调谐和高功率试验

在分离作用射频四极场(SFRFQ)加速腔中加入频率调谐装置,用步进电机驱动调谐杆运动,改变调谐板在腔中的位置来改变调谐板与支撑环之间的分布电容,从而改变SFRFQ腔的工作频率,使其谐振频率为26.07 MHz,实现了RFQ和SFRFQ组合加速系统频率的匹配。在完成两腔频率调谐的基础上进行了SFRFQ腔体1/6占空比高功率试验,轫致辐射谱的测量表明,SFRFQ极间电压在入射峰值功率为28.8 kW时已达到86.2 kV,超过了设计指标的70.0 kV。     

分离作用射频四极场加速器频率调谐和高功率试验

在分离作用射频四极场（SFRFQ）加速腔中加入频率调谐装置,用步进电机驱动调谐杆运动,改变调谐板在腔中的位置来改变调谐板与支撑环之间的分布电容,从而改变SFRFQ腔的工作频率,使其谐振频率为26.07 MHz,实现了RFQ和SFRFQ组合加速系统频率的匹配。在完成两腔频率调谐的基础上进行了SFRFQ腔体1/6占空比高功率试验,轫致辐射谱的测量表明,SFRFQ极间电压在入射峰值功率为28.8 kW时已达到86.2 kV,超过了设计指标的70.0 kV。     

分离作用RFQ加速器物理特性的研究

RFQ加速器中加速效率随加速能量的增高而下降,为克服由此导致的RFQ能量局限而提出的分离作用RFQ加速结构,在仍保持采用射频四极场聚焦的同时,将加速与聚焦作用相分离. 综述了对它的加速效率、反场问题、腔体及束流特性研究 的结果,初步证实了其可行性及在较高能量区加速效率得到提高,并对正在研制的一台采用了这种分离作用RFQ的1.5MeV组合加速器做了介绍.     

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。     

射频驱动下电磁诱导透明窗口的分裂和增益的出现

在Λ型三能级系统的基础上引入两个共振射频场, 通过详细讨论系统的探测吸收特性随两个射频场Rabi频率取不同值时的变化规律, 得出电磁诱导透明(EIT)的分裂规律以及EIT上出现增益现象的产生条件.研究结果表明: 两个射频场对系统所起的控制作用不同, 控制基态精细结构能级之间跃迁的射频场对EIT的分裂起作用, 而控制激发态精细结构能级之间跃迁的射频场不会导致EIT的分裂; 而且, 只有当控制基态精细结构能级之间跃迁的射频场的Rabi频率大于控制激发态精细结构能级之间跃迁的射频场的Rabi频率时, 才能产生EIT与增益相叠加的新特性. 关键词： 射频场 电磁诱导透明 增益 精细结构能级     

相对论飞秒激光脉冲在真空中对预加速电子的加速

通过求解电子运动的相对论方程，发现预加速电子在超强超短激光脉冲的作用下可以获得很高的能量增益. 飞秒激光脉冲的上升沿在焦点附近的区域有效加速电子后，电子和光脉冲一起传播一段距离（远大于瑞利长度）后，激光强度变得很弱，从而使脉冲下降沿对电子的减速作用可以忽略不计，因此电子只经历加速过程而没有被减速，当电子和光脉冲分离时，电子获得了很高的能量增益. 当光强为10¹⁹Ｗ／cm² ，电子的初始能量为MeV量级时，电子的能量增益可以达到01GeV. 进一步讨论了电子的能量增益与电子的初始条件与激光脉冲的参数之间的关系. 关键词： 电子加速 飞秒激光脉冲 能量增益     

双束平行入射电子束引导的自注入电子加速效果的研究

在粒子束引导的等离子尾波场加速机制中,为了加速电子获得最大能量,大量研究集中于改变单束牵引粒子束的线度、形状、电荷性质等参数. 综合考虑已有的实验结果,本文提出了一种相比于单束电子牵引更为有效的加速方式,利用双束平行电子束来加速自注入的电子. 通过2.5维粒子程序模拟,发现在牵引电子束具有相同能量、电量、尺寸的条件下,通过双束平行电子束加速得到的电子具有长程加速、高能和准单能性的特性. 同时在空泡内形成了一束独特的回流电子,进一步使得自注入电子具有更好的准直性. 关键词： 电子束尾波场加速 双束平行电子束 粒子模拟     

Progress in the beam commissioning of separated function RFQ accelerator

Separated Function RFQ (SFRFQ) was proposed as a post accelerator of RFQ to accelerate heavy ions at low frequency. It introduces gap accelerating in the quadrupole electrodes, and therefore it has higher accelerating efficiency than the conventional RFQ accelerator. The first SFRFQ prototype cavity has been specially designed and constructed as a post accelerator to accelerate O+ beam from 1.03 MeV to 1.64 MeV. Based on accomplishment of low power measurement and high power test, the beam commissioning was carried out to verify its feasibility. The measured energy gain per cell of SFRFQ is 45 keV, which is about 60% higher than that of Peking University Integral Split Ring (ISR) RFQ.     

Power test of the separated function RFQ accelerator

The progress of the Separated Function RFQ (SFRFQ) accelerator, which can raise the field gradient of acceleration while maintaining the transverse focusing power sufficient for high current beam, is presented. In order to demonstrate the feasibilities of the novel accelerator, a prototype cavity was designed and constructed. Correspondingly, a code SFRFQCODEV1.0 was developed specially for cavity design and beam dynamics simulation. The prototype cavity will be verified as a post-accelerator for ISR RFQ-1000 (Integral Split Ring RFQ) and accelerate O+ from 1 MeV to 1.6 MeV. To inject a higher current oxygen beam for the prototype cavity, the beam current of ISR RFQ-1000 was upgraded to 2 mA. The status of high power and beam test preparation for the prototype cavity are presented in this paper.     

Study of separated function radio frequency quadrupoles accelerator

SFRFQ （Separated Function Radio Frequency Quadrupoles） accelerator is a new post accelerator of RFQ （Radio Frequency Quadrupoles） type, which has been developed since the beginning of the 1990s at Peking University. In order to demonstrate the possibility of the SFRFQ, a prototype cavity has been designed. A special dynamics design method has been proposed to avoid the sparking problem and decrease the energy spread at the exit of SFRFQ. It consists of two aspects： the asymmetry structure design for transverse focusing and the inner buncher design for longitudinal bunching. This allows the improvement of the beam properties without increasing the cavity length. The simulation results show that the energy spread can be substantially reduced by using the inner buncher in the SFRFQ structure.     

The electron-optical system of the LIU-2 induction accelerator

The electron-optical system (EOS) of an induction accelerator for generation of an electron beam with an energy of 2 MeV, a current of 2 kA, an impulse duration of 2 × 10^?7 s, and a geometric output emittance not exceeding the thermal value of it is described. The EOS consists of two parts. The first part is a diode gun with a perveance of 2 × 10^?6 A/B^3/2 and a cathode-anode voltage of 1 MeV. The second part is an accelerating tube with uniform distribution of the same accelerating voltage. A beam is transported at a distance of about 4 m from the cathode and focused on a spot with a diameter of about 1 mm. The compliance tests results of the linear-induction accelerator precisely conform to the calculated design parameters.