中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項ADS嬗變系統(tǒng)質(zhì)子加速器是一臺高流強(qiáng)、中等能量的質(zhì)子直線加速器，它基于超導(dǎo)加速結(jié)構(gòu)，連續(xù)波運行。三間隙β=0.52的超導(dǎo)Spoke腔被選為該項目中能段超導(dǎo)腔的備選腔型進(jìn)行研究，為加速器驅(qū)動系統(tǒng)等大工程裝置的建設(shè)儲備技術(shù)基礎(chǔ)。本論文首先對頻率為325MHz，β=0.52的三間隙超導(dǎo)Spoke腔的電磁場設(shè)計進(jìn)行研究，通過掃描腔體的幾何參數(shù)，得到三間隙超導(dǎo)Spoke腔的電磁設(shè)計方案，達(dá)到了高梯度、高分路阻抗的要求。通過機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，對三間隙超導(dǎo)Spoke腔的結(jié)構(gòu)分析以及結(jié)構(gòu)電磁耦合分析進(jìn)行研究，優(yōu)化設(shè)計得到合適的加強(qiáng)筋，保證超導(dǎo)腔的機(jī)械強(qiáng)度和運行時的機(jī)械穩(wěn)定性。并且，在考慮到國內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械加工和真空電子束焊接的工藝水平基礎(chǔ)上，研究設(shè)計了三間隙超導(dǎo)Spoke腔的加工方案。同時，本論文還分析了三間隙超導(dǎo)Spoke腔加工過程中部分加工量的誤差以及其它因素對腔體頻率的影響。最后，論文對三間隙超導(dǎo)Spoke腔的multipacting性質(zhì)和橫向場不對稱踢束效應(yīng)進(jìn)行了深入研究。利用三維數(shù)值模擬計算工具，分析了腔體的multipacting行為，并對抑制三間隙超導(dǎo)Spoke腔m... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 射頻超導(dǎo)加速技術(shù)在質(zhì)子或重離子加速器中的應(yīng)用
        1.1.1 加速器驅(qū)動系統(tǒng)項目(ADS)
        1.1.2 散裂中子源項目
        1.1.3 放射性核素研究項目
        1.1.4 粒子物理研究項目
    1.2 質(zhì)子與重離子超導(dǎo)加速結(jié)構(gòu)
    1.3 Spoke 腔的發(fā)展情況
        1.3.1 超導(dǎo) Spoke 腔的發(fā)展歷程
        1.3.2 超導(dǎo) Spoke 腔的研究現(xiàn)狀
第二章 電磁優(yōu)化設(shè)計
    2.1 表征超導(dǎo)腔電磁性能的重要參數(shù)
        2.1.1 加速梯度
        2.1.2 峰值電磁場比
        2.1.3 無載品質(zhì)因數(shù)及幾何因子
        2.1.4 分路阻抗
        2.1.5 軸向電場平坦度
    2.2 Spoke 腔的工作原理
        2.2.1 多間隙 Spoke 腔電路模型
        2.2.2 多間隙 Spoke 腔端加速間隙
    2.3 Spoke 腔電磁優(yōu)化過程
        2.3.1 三間隙超導(dǎo) Spoke 腔的要求
        2.3.2 電磁優(yōu)化策略
        2.3.3 具體形狀
            2.3.3.1 端蓋
            2.3.3.2 Spoke 芯棒孔徑處
            2.3.3.3 Spoke 芯棒基部
        2.3.4 耦合端口
    2.4 Spoke 腔最終結(jié)構(gòu)
第三章 機(jī)械分析及加工工藝
    3.1 機(jī)械分析
        3.1.1 靜態(tài)分析
            3.1.1.1 機(jī)械強(qiáng)度
            3.1.1.2 機(jī)械共振模式分析
        3.1.2 電磁機(jī)械耦合分析
            3.1.2.1 氦壓波動
            3.1.2.2 調(diào)諧
    3.2 加工工藝
        3.2.1 加工流程
        3.2.2 加工過程對頻率的影響
            3.2.2.1 加工誤差對頻率的影響
            3.2.2.2 各種端口對頻率的影響
            3.2.2.3 焊接前整腔酸洗對頻率的影響
第四章 Multipacting 和橫向場不對稱效應(yīng)
    4.1 Multipacting 研究
        4.1.1 Multipacting 對超導(dǎo)腔性能的影響
        4.1.2 Multipacting 的理論闡述
            4.1.2.1 Multipacting
            4.1.2.2 Multipacting 的分類
        4.1.3 Multipacting 的研究工具
        4.1.4 Multipacting 的判定條件
        4.1.5 三間隙超導(dǎo) Spoke 腔的 Multipacting 分析
        4.1.6 Multipacting 的抑制方法
            4.1.6.1 材料或者材料表面處理工藝
            4.1.6.2 腔體幾何優(yōu)化抑制
    4.2 橫向場不對稱效應(yīng)研究
        4.2.1 橫向場不對稱效應(yīng)
        4.2.2 橫向場不對稱效應(yīng)的理論
        4.2.3 三間隙 Spoke 腔的橫向場不對稱效應(yīng)
        4.2.4 橫向場不對稱效應(yīng)的改善措施
            4.2.4.1 束管形狀
            4.2.4.2 Spoke 孔徑處形狀
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 進(jìn)一步工作的方向
參考文獻(xiàn)
附錄一 Spoke 孔徑橫向跑道與射頻參數(shù)的關(guān)系
附錄二 三間隙 Spoke 腔機(jī)械振動模式變形
作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]C-ADS超導(dǎo)輪輻腔Spoke021的電磁設(shè)計與優(yōu)化[J]. 楊玉章,何源,張生虎,張聰,岳偉明,蔣天才,賀守波,王若旭,徐孟鑫,黃玉璐,皇世春,張升學(xué).  原子核物理評論. 2014(01)
[2]HWR超導(dǎo)腔設(shè)計和加工及低溫測試（英文）[J]. 岳偉明,Zhang Shenghu,He Yuan,Chang Wei,You Zhiming,Guo Xiaohong,Xiong Pingran,Zhang Shengxue,Xu Mengxin,Guo Hao,Lu li,He Shoubo,Zhang Cong,Wang Ruoxu,Huang Shichun,Wang Fengfeng,Huang Yulu,Yang Yuzhang,Li Chunlong,Xue Zongheng,Zhang Rui,Zheng Hai,Shi Zhixiong,Wang Wenbin,Song Yukun,Su Hailin,Su Li,Zhu Zhenglong,Zhao Hongwei.  IMP & HIRFL Annual Report. 2012(00)
[3]325 MHz spoke腔的二次電子倍增效應(yīng)[J]. 徐波,李中泉,沙鵬,王光偉,潘衛(wèi)民,何源.  強(qiáng)激光與粒子束. 2012(11)
[4]Multipacting simulation and analysis of a taper quarter wave cavity by using Analyst-PT3P[J]. 張聰,何源,趙紅衛(wèi),張生虎.  中國物理C. 2012(04)
[5]加強(qiáng)ADS技術(shù)研究 促進(jìn)核能大規(guī)�？沙掷m(xù)發(fā)展[J]. 夏海鴻,羅璋琳,趙志祥.  現(xiàn)代物理知識. 2011(04)



本文編號：3554015