【摘要】：射頻四極場加速結(jié)構(gòu)使用電場同時實現(xiàn)對帶電粒子的縱向群聚和橫向聚焦,可用于從離子源中發(fā)出的低能粒子,常被用作高能加速器的注入器或者低能強(qiáng)流加速器的前級加速器。RFQ腔內(nèi)加載電磁波后,電磁場會在RFQ表面產(chǎn)生電流,腔壁及腔翼表面均會因為功率熱損耗造成溫度升高,從而發(fā)生變形,引發(fā)腔體的失諧,造成功率饋送效率損失和束流品質(zhì)下降。RFQ動態(tài)調(diào)諧一般是通過控制腔翼和腔壁上冷卻水的水溫來實現(xiàn)的,但是受水溫變化速率限制,升能過程要花費(fèi)數(shù)十分鐘。低電平控制系統(tǒng)是加速器高頻系統(tǒng)的重要組成部分,它一方面穩(wěn)定高頻腔內(nèi)的加速場的幅度和相位,另一方面對高頻腔進(jìn)行調(diào)諧控制。在保障束流質(zhì)量和加速器安全穩(wěn)定運(yùn)行方面都有非常重要的作用。為了方便RFQ老練和調(diào)試過程中的功率提升,本文設(shè)計了一個使用直接數(shù)字合成技術(shù)和鎖相環(huán)技術(shù)的RFQ低電平控制系統(tǒng),該系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)對RFQ諧振頻率的動態(tài)跟蹤與幅相反饋控制。即使冷卻水沒有達(dá)到熱平衡,RFQ也可以加載功率并形成加速場。課題完成了信號處理板卡的調(diào)試和功能測試。包括前期功能驗證板卡和低電平數(shù)字信號處理板卡的功能,調(diào)試和整體硬件方案。諧振升壓頻率跟蹤算法的設(shè)計部分包括了主要功能芯片:AD9858直接數(shù)字合成器和AD9520時鐘信號發(fā)生器的控制算法以及數(shù)字信號的采樣和處理。諧振升壓功能的實現(xiàn)需要以閉環(huán)反饋控制為基礎(chǔ),反饋控制環(huán)路包括頻調(diào)環(huán)路和幅相控制環(huán)路。為了進(jìn)行基于模擬腔的功能測試,設(shè)計了運(yùn)行在Stratix II DSP開發(fā)板上的FIR濾波器并且搭建測試平臺。測試結(jié)果表明:該方案能在對虛擬腔諧振頻率進(jìn)行跟蹤的同時,實現(xiàn)±0.5%的幅度穩(wěn)定度和±0.5o的相位穩(wěn)定度。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL503.3
【圖文】：

不等電極間距的電四極幾何形狀

圖 1.1: 不等電極間距的電四極幾何形狀電壓處于最大值時，假定電極間距的變化是正弦形的，水平和垂直電極的相位差。那么中軸上會產(chǎn)生大小是正弦分布的電場，電勢的極大值在的極值處，電場的極大值在兩個電極間距極值點的中央，也就是四個電等的地方。

圖 1.3：RFQ 極尖形狀來源于四個電極上的電荷而磁場變化所產(chǎn)對射頻信號波長是小量時，我們可以使用準(zhǔn)何形狀不是嚴(yán)格周期性的，不過當(dāng)速度隨加分析可以將幾何形狀近似為周期性的。相對處 m 被稱為調(diào)制參數(shù)。一個單元長度是 β相鄰兩個單元的縱向電場方向相反[3]。是加速器高頻系統(tǒng)的重要組成部分，它一方位，另一方面對高頻腔進(jìn)行調(diào)諧控制。在保面都有非常重要的作用。

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本文編號：2774661