在核工業(yè)、民用及基礎研究領域,高能強流質(zhì)子加速器有著十分廣泛而重要的應用,中國原子能科學研究院提出了1臺2 GeV連續(xù)波固定場交變梯度質(zhì)子加速器的解決方案。在該方案中,工作在44.4 MHz的大功率高品質(zhì)因數(shù)、高分路阻抗波導型高頻腔研制極其重要。本文首先對工作在44.4 MHz的矩形、歐米伽形、跑道形及船形等4種形狀的波導型高頻腔進行了模擬計算研究,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),船形高頻腔具有最高的品質(zhì)因數(shù)和分路阻抗,是2 GeV連續(xù)波固定場交變梯度質(zhì)子加速器的較好選擇。在此基礎上,為掌握船形高頻腔的實際加工工藝,同時利用現(xiàn)有230 MeV超導回旋加速器的功率源設備開展高功率實驗研究,設計了71.26 MHz的縮比例船形高頻腔樣機。

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【部分圖文】：

圖1矩形波導型高頻腔示意圖

fmnp=12με(ma)2+(nb)2+(pd)2?????????(1)對TEmnp模,有電場強度Ez=0;對TMmnp模,有磁場強度Hz=0。由式(1)可知,若d>a>b,基模為TE101模;若b>d>a,基模為TE011模;若....

圖2矩形波導型高頻腔中TM110模場分布

對TEmnp模,有電場強度Ez=0;對TMmnp模,有磁場強度Hz=0。由式(1)可知,若d>a>b,基模為TE101模;若b>d>a,基模為TE011模;若a>b>d,基模為TM110模。為使束流穿過高頻腔時能獲得加速,需腔體能在其運動方向上提供加速電場。若束流沿z軸運動,考慮....

圖32GeVFFAG加速器平面布局示意圖

圖3示出了2GeVFFAG加速器的平面布局示意圖,束流注入與引出加速器的能量分別為800MeV和2GeV。全環(huán)共布置10個工作在44.4MHz的腔體,單腔最高加速電壓要求達到2MV,徑向孔徑要求達到2m[4]。束流通過每個高頻腔的能量增益可表示為:

圖4渡越時間因子與加速間隙長度之間的關系

在保證束流孔道橫截面尺寸ga×gb(長度×寬度)=2m×0.15m、加速間隙長度為0.8m不變的情況下,為確定能滿足2GeVFFAG加速器要求的波導型高頻腔腔形,對圖5所示的矩形、歐米伽形、跑道形及船形等4種形狀的高頻腔特性進行計算和比較研究。由于束流螺旋軌道圈間距正比....

本文編號：3993791