【摘要】：超導(dǎo)腔是超導(dǎo)直線加速器的重要部件,低溫下腔體運(yùn)行頻率的穩(wěn)定性影響了粒子加速的效果。調(diào)諧器與低電平組成的自動調(diào)諧系統(tǒng)可消除由于氦壓波動,洛倫茲失諧,束流負(fù)載效應(yīng),麥克風(fēng)效應(yīng)導(dǎo)致的超導(dǎo)腔頻率的波動。調(diào)諧器的設(shè)計需要綜合考慮加速器腔型,工況條件,調(diào)諧精度,響應(yīng)時間等因素。25MeV超導(dǎo)直線加速器調(diào)諧系統(tǒng)脫環(huán)現(xiàn)象嚴(yán)重,設(shè)計了實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行離線測試。實(shí)驗(yàn)測試了CM1,CM2,CM3中超導(dǎo)腔調(diào)諧器工作線性度、回程差以及直線單元的線性度和回程。同時,對調(diào)諧器的杠桿機(jī)構(gòu)和剪叉機(jī)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析;對HWR超導(dǎo)腔在不同狀態(tài)下進(jìn)行了電磁模擬;仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。通過此階段的工作,找到了脫環(huán)現(xiàn)象的原因,提出了改進(jìn)方案,并為接下來精密調(diào)諧器的設(shè)計提供了技術(shù)支持。本論文中QWR腔為銅鍍鈮腔,β值為0.13,本征頻率為162.5MHz,帶寬為200 Hz。以25MeV超導(dǎo)直線加速器調(diào)諧器為基礎(chǔ),以QWR腔頻率穩(wěn)定為目標(biāo),以微擾理論為依據(jù),選取快慢調(diào)諧同步協(xié)作的方式完成了精密調(diào)諧器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。使用Solid Works、COMSOL軟件確定了1.1mm厚的U型調(diào)諧盤適合QWR調(diào)諧需求其調(diào)諧范圍為28 kHz,最大調(diào)諧力為1500N。以此為依據(jù)對快調(diào)諧驅(qū)動—piezo和慢調(diào)諧驅(qū)動—步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了選型,選擇了絲杠螺母配合步進(jìn)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。設(shè)計了測試工裝對piezo特性進(jìn)行測試;分析其在不同力作用下的工作線性度;并對調(diào)諧器零部件進(jìn)行受力分析,分析結(jié)果顯示在最大調(diào)諧力下調(diào)諧盤、調(diào)諧器零部件均滿足工作要求。最后對精密調(diào)諧器進(jìn)行了加工,設(shè)計了QWR腔模擬工裝,搭建了調(diào)諧器測試平臺,對調(diào)諧器進(jìn)行了電機(jī)驅(qū)動大范圍調(diào)諧測試、電機(jī)驅(qū)動小范圍調(diào)諧測試、piezo驅(qū)動測試、響應(yīng)測試。測試結(jié)果顯示調(diào)諧器回程差為10μm,響應(yīng)時間為0.2 ms,測試結(jié)果滿足調(diào)諧器使用需求。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL53

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本文編號：2708012