【摘要】：超導半波長諧振腔（half-wave resonator, HWR）在二十世紀九十年代由美國阿貢國家實驗室首次研制成功。超導HWR腔具有結構緊湊，無橫向束流偏轉效應等優(yōu)點，已經逐漸發(fā)展成為中低能直線加速器的主要加速結構之一。它是基于TEM電磁場模式的二分之一波長的同軸型加速結構。中國科學院先導科技專項ADS嬗變系統(tǒng)計劃研制流強達到10mA，能量達到50MeV的超導直線質子加速器，其直線注入器II中2.1~10MeV加速器采用兩種不同β的超導HWR腔。對于超導腔而言，Q值一般較高，論文研究的超導HWR腔工作在162.5MHz，有載品質因數較高，工作帶寬窄，通常僅有幾十赫茲，因此超導腔工作的穩(wěn)定性是國際上的難點課題。 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腔的結構穩(wěn)定性�；谟邢拊ǖ亩辔锢韴鲴詈戏治鲇嬎懔薍WR腔的各失諧因素，包括氦壓敏感度系數計算，洛侖茲失諧效應分析，顫噪效應分析，以及腔體降溫頻漂等。論文引入彈性邊界作為超導腔約束條件，提高了仿真計算與超導腔垂直測試、水平測試的結果的符合程度。此外，根據失諧分析結果，對Squeezed型HWR腔體進行了結構上的優(yōu)化設計，提出了有效提高腔體結構穩(wěn)定性的設計方案，確保超導HWR腔運行的穩(wěn)定。 直線注入器II5~10MeV超導段擬采用頻率162.5MHz，最優(yōu)β為0.151的Taper型HWR腔。論文分析腔體的電場和磁場分別對氦壓敏感度系數K P的貢獻量。鑒于HWR腔體的電磁場模式和Taper型腔結構的特殊性，提出一種氦壓敏感度系數為零的設計方法。通過對提高腔體磁場區(qū)的結構穩(wěn)定性和降低腔體電場區(qū)的結構穩(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為零的設計方案。 論文研究了低β超導HWR腔頻率調諧方法。首先從理論上分析HWR腔體的調諧參數，包括腔體的調諧敏感度、調諧范圍、調諧精度、幅值相位穩(wěn)定度要求等。根據超導HWR腔對頻率調諧的要求，結合HWR超導腔的結構特點，設計并研制了一套由步進電機驅動的慢調諧裝置，通過超導HWR腔常溫測試和水平測試結果表明調諧器能夠穩(wěn)定運行。此外，，論文提出常溫運行下和低溫運行下的piezo快調諧器兩種設計方案，提高了調諧器的調諧性能，抑制回程滯后等現象，實現對氦壓波動、洛侖茲失諧等因素引起超導HWR腔頻漂漂移的快速響應與調整。
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SARAFI期設計

SARAFII期設計
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（近代物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL503

【參考文獻】

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本文編號：2685049