射頻四極(RFQ)加速器是加速低能強(qiáng)流連續(xù)波(CW)束流的的最有效裝置,而實(shí)現(xiàn)CW RFQ穩(wěn)定運(yùn)行是強(qiáng)流離子加速器研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本論文以CW RFQ加速器穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo),系統(tǒng)地完成了強(qiáng)流重離子CW RFQ加速器的研制。CW RFQ加速器非常適合加速強(qiáng)流低能束流,而實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定運(yùn)行面臨眾多挑戰(zhàn)。論文中,針對CW RFQ穩(wěn)定運(yùn)行面臨的問題,進(jìn)行以下研究。為了降低腔體功耗與功率密度,比較多種RFQ加速器腔型,選用了適合強(qiáng)流CW加速的腔型,優(yōu)化腔體結(jié)構(gòu),降低腔體最大表面場;為了穩(wěn)定腔體的電磁模式,研究四翼型腔體中模式頻率分離問題和π模桿結(jié)構(gòu)對頻率分離的作用,降低腔體中二極場的對四極場的混合度,通過腔體低功率測試和調(diào)諧,達(dá)到所需的頻率和場分布;為了維持腔體的頻率穩(wěn)定,研究腔體頻率隨冷卻水溫度的變化規(guī)律,實(shí)現(xiàn)腔體頻率的在線調(diào)諧;為了保證腔體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,進(jìn)行腔體的多物理場耦合分析,研究冷卻水流量和溫度變化引起的腔體形變和應(yīng)力變化,提出水溫在線調(diào)諧方案和冷卻水流量溫度控制方案;為了控制腔體的二次電子倍增效應(yīng),研究了腔體中不同功率情況下二次電子倍增發(fā)生的可能性,避免腔體在束流所需功率時(shí)發(fā)生二次電子倍增...

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 強(qiáng)流連續(xù)波重離子RFQ的挑戰(zhàn)
        1.1.2 低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置的科學(xué)意義
        1.1.3 低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置的組成
    1.2 RFQ加速器的發(fā)展歷史
    1.3 國內(nèi)外重離子RFQ的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.3.1 重離子加速器發(fā)展總論
        1.3.2 FRIBRFQ
        1.3.3 RILACRFQ
        1.3.4 NewHLIRFQ
        1.3.5 RAONRFQ
        1.3.6 SPIRAL2RFQ
        1.3.7 SSCRFQ
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
        1.4.1 論文科學(xué)意義
        1.4.2 論文內(nèi)容
第2章 RFQ加速器工作原理與LEAFRFQ動力學(xué)研究
    2.1 RFQ加速器工作原理
        2.1.1 RFQ加速原理簡介
        2.1.2 RFQ加速器束流動力學(xué)
        2.1.3 RFQ加速器的四段論
    2.2 LEAFRFQ束流動力學(xué)設(shè)計(jì)
        2.2.1 動力學(xué)設(shè)計(jì)原則
        2.2.2 三諧波聚束器動力學(xué)分析
        2.2.3 RFQ束流動力學(xué)設(shè)計(jì)
    2.3 LEAFRFQ束流傳輸研究
    2.4 小結(jié)
第3章 腔體與耦合器高頻設(shè)計(jì)
    3.1 RFQ腔體高頻理論
    3.2 LEAFRFQ腔體高頻設(shè)計(jì)
        3.2.0 設(shè)計(jì)方法與工具
        3.2.1 RFQ腔型比較
        3.2.2 橫截面設(shè)計(jì)
        3.2.3 π模桿設(shè)計(jì)與模式頻率分離理論研究
        3.2.4 調(diào)諧器與底切設(shè)計(jì)
        3.2.5 全腔模擬
        3.2.6 極頭誤差對頻率的影響研究
    3.3 耦合器設(shè)計(jì)
    3.4 二次電子倍增效應(yīng)研究
    3.5 小結(jié)
第4章 LEAFRFQ頻率穩(wěn)定性研究
    4.1 LEAFRFQ多物理場分析
        4.1.1 多物理場分析的內(nèi)容與意義
        4.1.2 LEAFRFQ多物理場分析模型
        4.1.3 LEAFRFQ多物理場分析
        4.1.4 底切多物理場分析
        4.1.5 結(jié)論
    4.2 RFQ調(diào)諧理論
    4.3 低功率測試和調(diào)諧
        4.3.1 低功率測試原理
        4.3.2 低功率測試裝置
        4.3.3 LEAFRFQ分段低功率測試
        4.3.4 全腔測試與調(diào)諧
        4.3.5 耦合器測量
    4.4 小結(jié)
第5章 高功率鍛煉與束流實(shí)驗(yàn)
    5.1 高功率鍛煉與束流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        5.1.1 功率源與功率傳輸系統(tǒng)
        5.1.2 真空系統(tǒng)
        5.1.3 束測系統(tǒng)
    5.2 高功率鍛煉
    5.3 束流實(shí)驗(yàn)
    5.4 小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3874897