An improved injector bunching geometry for ATLAS

The bunching system of the ATLAS positive ion injector (PII) has been improved by relocating the harmonic buncher to a point significantly closer to the second stage sine-wave buncher and the injector LINAC. The longitudinal optics design has also been modified and now employs a virtual waist from the harmonic buncher feeding the second stage sine-wave buncher. This geometry improves the handling of space charge for high-current beams, significantly increases the capture fraction into the primary rf bucket and reduces the capture fraction of the unwanted parasitic rf bucket. Total capture and transport through the PII has been demonstrated as high as 80% of the injected dc beam while the population of the parasitic, unwanted rf bucket is typically less than 3% of the total transported beam. To remove this small residual parasitic component a new traveling-wave transmission-line chopper has been developed reducing both transverse and longitudinal emittance growth from the chopping process. This work was supported by the U.S. Department of Energy under contract W-31-109-ENG-38.     

ECR-SFC轴向注入系统聚束器效率的研究

为了减少目前SFC轴向注入系统中聚束器杂散电场对束流轴向注入效率的影响, 提高新系统中SFC的束流俘获效率, 参考原始设计, 对目前聚束器的电极结构进行了设计改进. 两种情况下的聚束器杂散场对注入效率影响的计算表明, 改进后0B02的聚束效率较目前有较大提高. 同时计算了束流空间电荷效应对聚束效率的影响, 据此对新SFC轴向注入系统中聚束器的位置进行了重新调整.     

次谐波聚束器相位控制的算法改进

 为实现次谐波聚束器的数字化相位控制,利用下变频、IQ调制解调技术及商业化的PXI系统,开发了以LabVIEW为平台的低电平控制器。控制器采用了具有自学习和自适应能力的单神经元自适应PID的控制算法,满足了相位稳定度的要求,通过现场测试与传统PID算法进行比较,验证了该算法稳定性好、响应快、抗干扰能力强。     

高电压锯齿波聚束器的设计研制

近些年来,使用锯齿波直接形成的方法建造非谐振型聚束器在国内及国际均得到了广泛的应用。由于电子技术及机械加工工艺的飞速发展和更高功率电子管的出现,可以设计出更高指标的聚束器,进而可以有效提高束线的匹配效率及运行稳定度。对兰州重离子加速器源束线新的高电压锯齿波聚束器的研制进行了详细阐述,由于该聚束器具有目前国际同类型设备中最高的电压、频率以及相对苛刻的现场条件限制,故还对设计中所涉及的工程实施方案进行了有效补充和完善。     

70MHz连续波质子束脉冲化装置

为了进行强流回旋加速器关键技术研究, 中国原子能科学研究院建立了一个强流回旋加速器综合试验装置. 中国原子能研究院将在这个回旋加速器综合试验装置上建立强流脉冲化实验装置, 目标是实现几十至百keV量级的强流束的脉冲化. 具体是将70MHz连续波负氢束脉冲化为重复频率1—8MHz, 脉冲宽度约为10ns的脉冲质子束. 脉冲化装置将主要包括束流切割器和聚束器两大系统. 聚束器采用频率为70.487MHz的双间隙单漂移栅网结构, 可以将直流束压缩到±30°的回旋加速器高频接受相宽之内. 束流切割器将采用频率为2.2MHz的正弦波, 切割后的脉冲宽度将小于8ns, 最后得到的脉冲束的重复频率为4.4MHz.     

HIRFL 新B1聚束器的腔体设计

 根据HIRFL加速器的束流纵向匹配要求及实际情况,给出了新B1聚束器腔体的具体设计方案。采用短路片和两个移动电容板双调谐方式以满足该聚束器的宽工作频率范围要求。利用MAFIA程序对腔体的频率范围、品质因素Q值、损耗功率、微调电容及表面电流分布进行了计算,并就计算中可能引起的误差及方案的可行性进行了讨论。     

Thermal analysis and water-cooling design of the CSNS MEBT 324 MHz buncher cavity

At least two bunchers are needed in the 3 MeV H- Medium Energy Beam Transport(MEBT)line located between RFQ and DTL for the CSNS(China Spallation Neutron Source).A nose-cone geometry has been adopted as the type of buncher cavity for its simplicity,higher impedance and lower risk of multipacting.By making use of the results got from the simulations on the buncher with two-dimension code SUPERFISH,the thermal and structural analyses have been carried out,the process and results to determine the resulting frequency shift due to thermal and structural distortion of the cavity are presented,the water-cooling channel position and the optimum cooling water temperature as well as the tuning method by adjusting the cooling water temperature when the cavity is out of resonance are also determined through the analyses.     

宽带相对论速调管放大器模拟设计

设计了一种用于S波段、工作带宽10%的相对论速调管放大器结构。该宽带管采用多间隙输入腔、两个中间腔和重叠模双间隙输出腔来拓展相对论速调管放大器(RKA)群聚段和输出段的带宽, 模拟得到基波调制深度大于80%时, RKA群聚段和输出段的带宽分别为11%和15%。整管模拟时, 通过调节注入微波频率和功率, 得到最大功率1.58 GW、3 dB相对工作带宽10%、带内微波功率不小于1 GW的输出微波。     

BEPCII次谐波聚束系统物理公差要求的研究

为了进一步提高束流品质并逐步采用双束加速技术, BEPCII直线加速器准备采用带有两个次谐波聚束器的双次谐波聚束系统。目前, 该次谐波聚束系统的物理设计和优化已经基本完成。由于新设计的双次谐波聚束系统很不同于BEPCII现有的聚束系统, 因此, 就要求对聚束系统中存在的各种抖动(jitter)效应重新进行研究。 使用多粒子模拟计算程序PARMELA对电子枪的高压抖动和定时抖动、次谐波聚束器的相位抖动以及功率抖动、聚束器中加速电场相位以及A0加速管(俘获加速节)中加速电场相位的抖动等效应进行了研究, 并最终确定了聚束系统中各部件的物理公差要求。     

HIRFL 新B1聚束器的腔体设计

根据HIRFL加速器的束流纵向匹配要求及实际情况,给出了新B1聚束器腔体的具体设计方案。采用短路片和两个移动电容板双调谐方式以满足该聚束器的宽工作频率范围要求。利用MAFIA程序对腔体的频率范围、品质因素Q值、损耗功率、微调电容及表面电流分布进行了计算,并就计算中可能引起的误差及方案的可行性进行了讨论。