BEPCⅡ大功率波导真空阀门的研制

大功率波导真空阀门是BEPCⅡ直线加速器微波系统的重点改进项目,作为微波大功率传输和真空密封双重功能的超高真空微波器件,机械结构比较复杂,制造工艺难度大。经过各方努力,已经研究完成16台大功率波导真空阀门,并在2004年全部安装在加速器上使用。目前进入到波导真空阀门的脉冲功率为30~50 MW,高功率运行工作状态良好。对阀门从设计原理、机械结构、微波测试及高功率运行等方面作了较详细的阐述。     

S波段1kW固态放大器

S波段1kW固态放大器用于北京正负电子对撞机直线加速器大功率速调管的微波激励,阐述了其工作原理和性能指标,并对其核心部分—580W放大器模块作了重点介绍,该放大器达到的主要技术指标如下:工作频率为2856MHz,输出最高脉冲功率为1030W(在放大器合成后输出端测量),脉冲宽度为2—10μs,脉冲前沿/脉冲后沿分别是88ns/40ns,脉内平顶为0.7%,该放大器自2001年5月在加速器上运行到现在,运行状态良好.     

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。     

BEPCⅡ直线加速器微波系统

BEPCⅡ直线加速器微波系统要求的技术指标比旧系统有了大幅度的提高, 为此老系统的许多部件需要重新研制和改造. 本文首先介绍了关键部件的改造研制情况, 它包括能量倍增器、加速管、大功率波导阀门、大功率干负载及其中功率和高功率波导衰减/移相器; 其次简要介绍了微波系统高功率运行情况.     

Progress on the construction of the 100 MeV/100 kW electron linac for the NSC KIPT neutron source

IHEP, China is constructing a 100 MeV/100 kW electron Linac for NSC KIPT, Ukraine. This linac will be used as the driver of a neutron source based on a subcritical assembly. In 2012, the injector part of the accelerator was pre-installed as a testing facility in the experimental hall #2 of IHEP. The injector beam and key hardware testing results met the design goal. Recently, the injector testing facility was disassembled and all of the components for the whole accelerator have been shipped to Ukraine from China by the ocean shipping. The installation of the whole machine in KIPT will be started in June, 2013. The construction progress, the design and testing results of the injector beam and key hardware are presented.     

S-Band 3dB定向耦合器的优化设计及应用

3dB定向耦合器在组成微波器件中有着广泛的应用,在我们的实验室中最常用到的带有3dB定向耦合器的微波器件是移相器、衰减器和能量倍增器等,dB定向耦合器的性能参数对上述器件的性能起着决定性的作用.在对原有S-band 3dB定向耦合器模拟研究的基础上,通过对不同组数据的分析比较,提出了此结构的优化设计方案.重新设计后的3dB定向耦合器不仅简化了加工工艺,而且驻波比、不平衡度、隔离度都达到了更好的效果.将新设计的定向耦合器应用到移相器中,通过对新老移相器的模拟和测试结果的比较可以看到移相器的各项指标均比原来有所提高,而这也是以往移相器所无法达到的新指标.对新加工的移相器试验件的测试数据表明,实验测试和模拟计算的一致性很好.     

BEPCⅡ直线加速器速调管的反射保护

为了使速调管陶瓷窗免受大功率微波反射信号的损伤,延长速调管使用寿命,要求当前反射信号功率超过阈值后,系统能够在下一个脉冲到达之前发出报警信号,进而切断触发信号,实现对速调管的保护。提出了3种较高性价比、易实施的方案,即PicoScope虚拟示波器的遮罩报警方案、基于自带检波和报警输出功能的芯片制作反射保护插件以及原功率计的升级改进。创新性地提出“3+1”反射保护响应时间测试法,并对上述3种方案进行详细测试。最终后两种方案取得较好的结果,综合考虑后,将改进型功率计作为最终实施方案。目前该改进型功率计已稳定可靠地上线运行超过1年。     

BEPCⅡ直线加速器的束流调试和稳定运行

BEPCⅡ重大改造工程要求将对撞机的峰值亮度提高近百倍,并具有高积分亮度,为此必须对作为注入器的直线加速器进行重大改造,提供高能、强流、小发射度和小能散度的正负电子束,达到高注入速率(正电子50mA/min.)的要求.这对直线加速器各系统和束流调试是一个挑战.在成功建造了新电子源、新正电子源、新微波功率源、相位控制系统和束流轨道测量系统等的基础上,着重叙述了束流参数的调试结果,束流能量、能散度、发射度、传输效率均达到(或优于)设计指标.描述了束流参数稳定性的研究、改进和成功地达到稳定运行.最后简述了新建中的次谐波聚束系统,以进一步提高束流性能和注入速率.     

BEPCⅡ直线加速器的束流调试和稳定运行

BEPCⅡ重大改造工程要求将对撞机的峰值亮度提高近百倍, 并具有高积分亮度, 为此必须对作为注入器的直线加速器进行重大改造, 提供高能、强流、小发射度和小能散度的正负电子束, 达到高注入速率(正电子50mA/min.)的要求. 这对直线加速器各系统和束流调试是一个挑战. 在成功建造了新电子源、新正电子源、新微波功率源、相位控制系统和束流轨道测量系统等的基础上, 着重叙述了束流参数的调试结果, 束流能量、能散度、发射度、传输效率均达到(或优于)设计指标. 描述了束流参数稳定性的研究、改进和成功地达到稳定运行. 最后简述了新建中的次谐波聚束系统, 以进一步提高束流性能和注入速率.     

一种新型的能量倍增器解调谐系统

在北京正负电子对撞机(BEPC)直线加速器工程中,参考美国SLAC微波脉冲压缩技术,成功地研制了能量倍增器(SLED).该装置自1988年运行以来,一直存在一个隐患,解调谐系统设计有问题,不能随便解谐.BEPCⅡ经常需要长脉冲束流,这就要求能量倍增器能够方便地进行解调谐.为此,参考日本KEK的资料,对目前能量倍增器解调谐系统进行了彻底的改进,完成了新的SLED解调谐系统的研制任务,并在加速器上成功地进行了高功率试运行.