【摘要】：超導(dǎo)半波長諧振腔（half-wave resonator, HWR）在二十世紀(jì)九十年代由美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室首次研制成功。超導(dǎo)HWR腔具有結(jié)構(gòu)緊湊，無橫向束流偏轉(zhuǎn)效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為中低能直線加速器的主要加速結(jié)構(gòu)之一。它是基于TEM電磁場(chǎng)模式的二分之一波長的同軸型加速結(jié)構(gòu)。中國科學(xué)院先導(dǎo)科技專項(xiàng)ADS嬗變系統(tǒng)計(jì)劃研制流強(qiáng)達(dá)到10mA，能量達(dá)到50MeV的超導(dǎo)直線質(zhì)子加速器，其直線注入器II中2.1~10MeV加速器采用兩種不同β的超導(dǎo)HWR腔。對(duì)于超導(dǎo)腔而言，Q值一般較高，論文研究的超導(dǎo)HWR腔工作在162.5MHz，有載品質(zhì)因數(shù)較高，工作帶寬窄，通常僅有幾十赫茲，因此超導(dǎo)腔工作的穩(wěn)定性是國際上的難點(diǎn)課題。 本論文研究了用于直線注入器II中頻率為162.5MHz，最優(yōu)β為0.10的Squeezed型HWR腔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性�；谟邢拊ǖ亩辔锢韴�(chǎng)耦合分析計(jì)算了HWR腔的各失諧因素，包括氦壓敏感度系數(shù)計(jì)算，洛侖茲失諧效應(yīng)分析，顫噪效應(yīng)分析，以及腔體降溫頻漂等。論文引入彈性邊界作為超導(dǎo)腔約束條件，提高了仿真計(jì)算與超導(dǎo)腔垂直測(cè)試、水平測(cè)試的結(jié)果的符合程度。此外，根據(jù)失諧分析結(jié)果，對(duì)Squeezed型HWR腔體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了有效提高腔體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方案，確保超導(dǎo)HWR腔運(yùn)行的穩(wěn)定。 直線注入器II5~10MeV超導(dǎo)段擬采用頻率162.5MHz，最優(yōu)β為0.151的Taper型HWR腔。論文分析腔體的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別對(duì)氦壓敏感度系數(shù)K P的貢獻(xiàn)量。鑒于HWR腔體的電磁場(chǎng)模式和Taper型腔結(jié)構(gòu)的特殊性，提出一種氦壓敏感度系數(shù)為零的設(shè)計(jì)方法。通過對(duì)提高腔體磁場(chǎng)區(qū)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和降低腔體電場(chǎng)區(qū)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性兩方面的深入探討，最終確定了腔體氦壓敏感度系數(shù)為零的設(shè)計(jì)方案。 論文研究了低β超導(dǎo)HWR腔頻率調(diào)諧方法。首先從理論上分析HWR腔體的調(diào)諧參數(shù)，包括腔體的調(diào)諧敏感度、調(diào)諧范圍、調(diào)諧精度、幅值相位穩(wěn)定度要求等。根據(jù)超導(dǎo)HWR腔對(duì)頻率調(diào)諧的要求，結(jié)合HWR超導(dǎo)腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并研制了一套由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的慢調(diào)諧裝置，通過超導(dǎo)HWR腔常溫測(cè)試和水平測(cè)試結(jié)果表明調(diào)諧器能夠穩(wěn)定運(yùn)行。此外，，論文提出常溫運(yùn)行下和低溫運(yùn)行下的piezo快調(diào)諧器兩種設(shè)計(jì)方案，提高了調(diào)諧器的調(diào)諧性能，抑制回程滯后等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)氦壓波動(dòng)、洛侖茲失諧等因素引起超導(dǎo)HWR腔頻漂漂移的快速響應(yīng)與調(diào)整。
【圖文】：

SARAFI期設(shè)計(jì)

SARAFII期設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TL503

【參考文獻(xiàn)】

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