高能物理和光子科學的發(fā)展,對實驗裝置的能量提出了更高的要求,推進了加速器的發(fā)展。為了發(fā)現(xiàn)和研究新的物理現(xiàn)象,粒子對撞機的對撞能量需要提升一個量級。受限于安裝長度,加速梯度也需要相應的提高。這同時迎合了緊湊型自由電子激光裝置的發(fā)展需求,有利于實驗室裝置和醫(yī)療設備等裝置的小型化。因此,高加速梯度是實現(xiàn)緊湊型直線加速裝置的關(guān)鍵因素。為了實現(xiàn)高梯度的目標,斯坦福直線加速器中心(SLAC)、日本高能加速器研究中心(KEK)和歐洲核子研究中心(CERN)等機構(gòu),致力于研究X波段乃至更高頻率的加速結(jié)構(gòu),并在測試裝置NLCTA(Next Linear Collider Test Accelerator)、XTF(New X-band Test Facility)和CTF(Compact Linear Collider Test Facility)上進行了大量的研究。目前,X波段加速結(jié)構(gòu)最高能獲得120 MV/m的無束流負載穩(wěn)定加速梯度,遠高于S波段和C波段能達到的加速梯度。對于30GHz頻率的加速結(jié)構(gòu),加速梯度可以在極短脈沖長度下實現(xiàn)150 MV/m,但是不能在多束團模式下穩(wěn)定運行。隨著精密加工技術(shù)、...

【文章頁數(shù)】：172 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 高梯度加速技術(shù)的應用
        1.1.1 新一代電子直線對撞機
        1.1.2 緊湊型自由電子激光
        1.1.3 小型實驗室裝置
        1.1.4 醫(yī)療及工業(yè)應用
    1.2 X波段高梯度加速結(jié)構(gòu)的發(fā)展狀況
        1.2.1 高加速梯度
        1.2.2 尾場抑制結(jié)構(gòu)
        1.2.3 X波段微波單元發(fā)展
    1.3 論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點
    小結(jié)
第二章 行波加速結(jié)構(gòu)及其工作相關(guān)原理
    2.1 波導傳輸線
    2.2 諧振腔理論
        2.2.1 圓柱諧振腔
        2.2.2 Floquet定理
        2.2.3 TM01模式電磁場
    2.3 加速結(jié)構(gòu)相關(guān)物理量
        2.3.1 工作頻率和品質(zhì)因素
        2.3.2 群速和相速
        2.3.3 衰減因子
        2.3.4 分路阻抗和表面阻抗
        2.3.5 表面電磁場
    2.4 功率傳輸與加速梯度
    2.5 加速管調(diào)配
        2.5.1 三頻率法
        2.5.2 反射系數(shù)法
        2.5.3 非諧振微擾法
        2.5.4 耦合器調(diào)諧
    2.6 尾場理論
        2.6.1 尾場的分類
        2.6.2 尾場與阻抗
    小結(jié)
第三章 用于FEL的X波段高梯度加速結(jié)構(gòu)
    3.1 設計方案分析
        3.1.1 功率優(yōu)化方案
        3.1.2 尾場抑制方案
        3.1.3 表面電磁場抑制方案
        3.1.4 總體設計目標
    3.2 加速結(jié)構(gòu)腔鏈設計
        3.2.1 腔鏈初步設計
        3.2.2 腔鏈優(yōu)化設計
        3.2.3 設計結(jié)果
    3.3 耦合器設計
        3.3.1 兩類耦合器研究
        3.3.2 多極場效應研究
        3.3.3 Racetrack雙饋耦合腔
        3.3.4 設計結(jié)果
    3.4 加速結(jié)構(gòu)的制造和測量
        3.4.1 加工與焊接
        3.4.2 腔鏈測量
        3.4.3 耦合器測量
        3.4.4 加速結(jié)構(gòu)調(diào)諧
    3.5 高功率及束團線性壓縮實驗
        3.5.1 高功率實驗
        3.5.2 束團線性壓縮實驗
    小結(jié)
第四章 CLIC380 X波段高梯度加速結(jié)構(gòu)
    4.1 加速結(jié)構(gòu)設計方案
    4.2 表面電磁場抑制方案研究
        4.2.1 單腔設計方案
        4.2.2 腔鏈設計方案
    4.3 尾場抑制方案
        4.3.1 基于相同阻尼波導的尾場抑制
        4.3.2 基于漸變阻尼波導的特性
    4.4 耦合器設計方案
        4.4.1 耦合腔結(jié)構(gòu)設計
        4.4.2 耦合器匹配設計
        4.4.3 加速管匹配
        4.4.4 設計結(jié)果
    4.5 高次模（HOM）吸收負載
    小結(jié)
第五章 加速結(jié)構(gòu)雙束團模式與尾場抑制
    5.1 雙束團運行及尾場抑制設想
    5.2 等梯度結(jié)構(gòu)尾場抑制研究
        5.2.1 多軟件模擬與理論研究
        5.2.2 等梯度結(jié)構(gòu)的短程尾場
        5.2.3 等梯度結(jié)構(gòu)的長程尾場
    5.3 高斯失諧結(jié)構(gòu)（DT）的雙束團尾場抑制研究
        5.3.1 雙束團和多束團運行的可行性
        5.3.2 基于軟件模擬的試驗研究
    小結(jié)
第六章 總結(jié)及展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果
    作者簡歷
    已發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3811588