RFQ(射頻四極場)加速器作為重離子直線加速器的前級聚焦加速部分,其高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞影響整個加速器的性能。傳統(tǒng)的RFQ加速器結(jié)構(gòu)包括四翼型和四桿型,其中四翼型RFQ適合工作在在較高頻率,適于高占空比及高平均射頻功率情況。而四桿型RFQ適于工作在低頻,結(jié)構(gòu)緊湊,水冷相對困難。窗耦合型RFQ(four vane with windows RFQ)結(jié)構(gòu)上介于四翼與四桿型之間,可以看成開窗的四翼型RFQ或帶獨立支撐桿的四桿型RFQ。應(yīng)用頻率更廣泛,和四翼型相比能夠降低頻率,減少偶極子衰減。同樣頻率下,徑向尺寸能夠更緊湊。給定頻率下,窗型RFQ的效率低于四翼型而又高于四桿型。為研究HIAF(強流重離子加速器)RFQ的高頻結(jié)構(gòu),針對工作頻率為81.25 MHz的一米長實驗腔,利用三維電磁仿真軟件CST MWS微波工作室對傳統(tǒng)的四翼型、四桿型高頻結(jié)構(gòu)進行了仿真,并重點研究了窗耦合型結(jié)構(gòu)。對開窗的對稱方式、開窗的個數(shù)和大小等進行了分析,得出一米長RFQ腔體采用交錯對稱形式開一個橢圓半窗的窗耦合結(jié)構(gòu)能保持較為緊湊的橫向尺寸同時能耗適中,二極模頻率也遠離了運行頻率。建造了一個一米長鋁制模型腔驗證計算結(jié)果...

【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 選題背景和意義
        1.1.1 HIAF項目簡介
        1.1.2 RFQ簡介
    1.2 論文主要內(nèi)容
第二章 RFQ加速器原理
    2.1 RFQ加速器的基本原理
        2.1.1 RFQ直線加速器的聚束原理
        2.1.2 RFQ的加速電場
        2.1.3 RFQ的縱向力
        2.1.4 RFQ的橫向力
    2.2 RFQ腔體等效電路
第三章 窗耦合型RFQ高頻結(jié)構(gòu)研究
    3.1 RFQ腔型分析
        3.1.1 四翼型RFQ
        3.1.2 四桿型RFQ
        3.1.3 窗耦合型RFQ
        3.1.4 RFQ腔型比較
    3.2 窗耦合結(jié)構(gòu)研究
        3.2.1 開窗對稱方式分析
        3.2.2 開窗形狀分析
        3.2.3 開窗個數(shù)分析
        3.2.4 開窗大小分析
        3.2.5 小結(jié)
    3.3 窗耦合結(jié)構(gòu)的高頻特征
        3.3.1 頻率、Q值和功率損耗分析
        3.3.2 CST網(wǎng)格分析
第四章 HIAF RFQ鋁模型腔高頻設(shè)計和冷測
    4.1 腔體外殼形狀比較
    4.2 endcut分析
    4.3 頻率誤差分析
    4.4 調(diào)諧器初步設(shè)計
    4.5 高頻設(shè)計總結(jié)
    4.6 鋁模型腔冷模測量
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻
作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3864127