束流位置探測器(Beampositionmonitor)是加速器束流診斷的關鍵器材,它利用粒子在探測器中產(chǎn)生的電磁場或者感應電荷來計算出束團在空間中的橫向位置、束團長度、電荷量等信息。廣泛用于國內(nèi)外加速器、自由電子激光、同步光源等大型科研設備上。現(xiàn)階段,為了進一步提高束流品質(zhì),加速器工作頻率不斷上升,束團之間間隔逐漸減小,這對束流診斷技術提出了更高的要求。本文主要介紹的是X波段自由電子激光(XFEL)的束流位置橫向測量器(BPM),此加速器的脈沖重復頻率為434MHz,束團之間最小間隔為2.3ns。為了對束團的橫向位置進行測量,設計了一款條帶型束流位置探測器(Stripline-BPM)。由于在束團間隔較短情況下,前一個束團在探測器中產(chǎn)生的信號會在電極上存在一定的反射,束團在探測器管道內(nèi)也會產(chǎn)生相應的尾場,從而對后續(xù)的測量造成一定的干擾,所以在設計探測器時進行降低信號反射的處理,并對前束團對后續(xù)束團的干擾進行了評估。本文首先對不同類型的束流位置探測器進行介紹,對國內(nèi)外已經(jīng)使用的系統(tǒng)進行調(diào)研,在不同類型BPM之間進行比較討論,條帶型BPM雖然測量精度沒有目前流行的腔式BPM高,但是它受尾場效應影響較小,獲取信息的信噪比較好,結(jié)構(gòu)也相對比較簡單。其次進行了條帶型BPM的優(yōu)化設計,利用常規(guī)的差比和方法計算出所設計的探測器的測量靈敏度與分辨率,最終結(jié)果表明,條帶型BPM在束流能量較小的加速器前段有著較好的應用前景,對今后加工,測試探測器有著一定的指導意義。最后,對模型的設計進行了總結(jié)討論,闡述了存在的問題以及今后優(yōu)化設計的方向。
【學位單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TL50
【部分圖文】：

．器的發(fā)展；１．２節(jié)介紹目前比較主流的束流診斷手段；１．３節(jié)介紹ＢＰＭ??數(shù)定義以及國內(nèi)外目前束流橫向位置探測的現(xiàn)狀；１．?４節(jié)介紹本文研究??究內(nèi)容??速器概況??９年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)用ａ粒子轟擊氮氣，產(chǎn)生了新的核素，這也拉開了人們??觀世界的篇章。從１９３６年第一臺高壓靜電加速器問世之后，大型加速器??們認識微觀世界最有效的工具，也是現(xiàn)階段各個學科發(fā)展的一個十分重??，科學家們通過將粒子加速到一定程度上轟擊目標原子，通過觀察碰撞??的種種現(xiàn)象，才能更好的了解原子更深處的結(jié)構(gòu)。以加速器原理來劃分，??常見的有靜電加速器、回旋加速器、電子感應加速器、直線加速器、自??光、同步回旋加速器、激光尾場加速器、大型對撞機等，帶電粒子的能??最開始的ＫｅＶ量級到現(xiàn)在的ＴｅＶ量級。?????

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￣￣＞??圖１．２高壓倍增加速器示意圖??但是由于本身設計的問題，高壓加速器還是存在一些難以解決的問題，正負??極之間有著一定的擊穿電壓（ｌ〇ＫＶ／ｃｍ），單位長度加速效率過低，并且電能大部??分儲存在電容內(nèi)，存在很大的安全隱患。２０世紀隨著交流電的大規(guī)模普及，瑞典??科學家提出了利用交變電場加速粒子的“諧振加速”理念，１９２８年誕生了世界第??一臺直線共振加速器。??ＴＴ??ｓｏｕｒｃｅ?ｄｒｉｆｔ?ｔｕｂｅｓ?（ａｃｔ?ａｓ?Ｆａｒａｄａｙ?ｃａｇｅ�。�??＼?ｌ＇＼?／ｚ?ｉ?４?ｉ?ｉ?／１?＼?ｌ，??＼?ｔ?；２?Ｊ?；４?７?＼?ｉ＋１?＾??ＲＦ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?？??？?圖１．３直線共振加速器示意圖??直線共振加速器有著長度逐漸增長的一系列加速腔與漂流腔，加速腔上外接??
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本文編號：2861327