盘荷波导通带特性的计算

本文介绍计算带耦合器的盘荷波导通带特性的一种方法。计算结果与实验资料基本相符。利用它可以分析各种公差对加速系统通带特性的影响和探索改善通带特性的可能途径。     

8MeV电子直线加速器

一、QDJ-10电子直线加速器的组成这是一台行波电子直线加速器,它所用的加速管是建造BJ-10医用电子直线加速器的备用加速管,其设计参数见文献[1]。加速管采用的是三均匀段盘荷波导结构,工作频率2998 MHz,π/2模,三段共90个腔。总长220厘米。     

盘荷波导行波电子直线加速结构功率效率的优化

盘荷波导行波结构(TWS)是电子加速器中重要的加速结构,在科学研究和工业生产中得到了较为广泛的应用。在对该加速结构进行设计时,加速结构的功率效率是一重要指标,对工程造价和商业运行的经济性具有重要影响。本文对TWS关键参数指标与功率效率的关系进行了研究,使设计优化TWS的工作快速有效,为TWS的优化设计提供了依据和方向。通过与相关实验结果对照,验证了分析结论的正确性,结果具有一定的工程指导意义。     

加速管调谐频率的自动跟踪系统

由于电子直线加速器加速管调配时的环境条件一般不同于加速器的工作条件,这就产生如何确定实验室工作频率的问题。本文提出了一种补偿这种差异,并能自动跟踪环境变化的频率自动控制系统。     

10MeV行波电子直线加速管的调谐与匹配

在电子直线加速管研制过程中,需对机械加工后的加速腔链及耦合器精细地进行微波调谐与匹配,以满足微波传输及加速电场的要求。本文介绍一支10MeV行波电子直线加速管的调配方法与流程,使用活塞探针法调谐均匀加速腔,采用谐振逼近法调谐非均匀加速腔,降低了调谐的复杂度。使用三频率法与移动负载法对耦合器进行了调配,调配结果满足指标要求。     

电子直线加速器盘荷波导尺寸的计算

一、序电子直线加速器盘荷波导尺寸的计算是一项很繁杂的工作。这在文献[1]中有现成的方法,本质是求解25阶矩阵的特征值问题。本文提出简化的方法用以代替[1]中方法,取得了满意的盘荷波导尺寸及其他有关物理量。经过在DJS-21计算机上实际计算,完全取     

2.5 MeV行波加速管设计

2.5 MeV废水处理加速器以1.5 MW的速调管为微波功率源,在加速管入口处提供不低于1.3 MW的微波功率,在长约76 cm的行波加速管中将电子束加速到2.5 MeV/5 kW。加速器工作频率为S波段2 856 MHz。文本介绍了加速管的物理设计,采用数值计算方法完成了加速管束流动力学设计,并用PARMELA进行了验证计算,得到了较好的一致性。建立了加速管射频结构模型,完成了加速腔、耦合器的计算和场分布调整,优化后加速管在工作点驻波比为1.01,驻波比小于1.2的带宽约为2 MHz。     

10MeV行波加速管耦合器的设计

在行波加速器中,为使微波功率以较小的反射馈入加速管中,及将剩余的功率耦合到输出波导中,均需用耦合器实现阻抗匹配和波形转换。对于这样的耦合器必须满足以下几点要求：1）必须与输入波导很好的匹配,以利于耦合进最大的功率,以达到最大的加速梯度;2）必须工作在谐振频率,且要求功率是以恰当的相位在结构中前进;3）对束流必须有最小的负作用;4）耦合器的表面场不能高于内部场。     

10mV／20kW加速管的研制

用于10MeV／20kW辐照加速器的高俘获效率的加速管的研制。在本设计中采用等梯度加速结构,相速沿加速管呈线性增加,通过调整相速变化规律和加速腔体的各个尺寸参数,得到俘获效率为90％的设计方案。使用HFSS对输入耦合器、输出耦合器进行优化设计。     

X波段2MeV行波电子直线加速管的物理设计

在模拟计算程序LINE-ACC/PC基础上，结合单一搜索方法和非线性最小二乘算法编程，实现一个X波段2MeV行波加速管的物理设计。应用此方法可以有效缩短加速管的优化设计时间。文章给出的优化计算可应用于一类常相速周期结构的加速管设计。文章同时给出了纵向粒子动力学、盘荷波导的几何尺寸及加速管的工作特性等方面的计算结果。     

X波段盘荷波导加速结构的模拟计算与实验测试

介绍了Ｘ波段盘荷波导行波加速结构研究的部分计算结果。给出了ＲＦ频率为９．３７ＧＨｚ的Ｘ波段盘荷波导行波加速结构物理设计参数。研究了Ｘ波段盘荷波导的特征尺寸的微小变化与加速结构基于物理参数的关系。加工出一些模型腔,利用网络分析仪对其微波参数和测试条件的影响进行了测量分析。     

上海光源2998 MHz加速管波导耦合器的设计

上海同步辐射光源(SSRF, Shanghai Synchrotron Radiation Facility)直线加速器采用2998 MHz的加速管,这种加速管在结构形式上虽然与SLAC型2856 MHz加速管相似,但在尺寸上略有差异,需要重新计算.本文采用与实际调试加速管时相同的三频法、有限差分分析软件Superfish和HFSS对2998 MHz加速管耦合器进行物理设计,为实际工程设计提供指导.物理设计与实验测试结果非常吻合.     

X—波段轴耦合驻波电子直线加速管物理设计与研究

为发展结构更加紧凑的小型电子直线加速器，进行了Ｘ－波段驻波电子直线加速结构的研究。采用π／２模轴耦合驻波加速结构，频率为９３００ＭＨｚ；不使用任何外加聚焦器件，应用交变相位聚焦技术，使射频场在纵向聚束和加速的同时，实现横向聚焦。设计了工作频率为９３００ＭＨｚ、管长约１５０ｍｍ的２ＭｅＶ轴耦合驻波电子直线加速管，给出了加速管物理设计参数。热测出束实验，馈入微波功率０．６８ＭＷ，负角注入１７ｋｅＶ电子束，得到脉冲流强＞９０ｍＡ、能量达２．４ＭｅＶ的电子束，俘获效率好于３０％，出口束靶点直径＜１．４ｍｍ。     

14MeV医用同源双模中能电子直线加速管的研制

医用同源双模中能电子直线加速管是影像引导放射治疗技术(Image Guide Radiation Therapy,IGRT)中的核心部件,为确保放射治疗直线加速器能够提供稳定和高品质的成像射束、双光子模式治疗射束以及多档电子射束,上海联影医疗科技有限公司研制了基于一种新型的能量开关技术的14 Me V医用双模驻波加速管。采用束流动力学程序Parmela对加速管整管的横向聚焦和纵向聚束进行了动力学设计分析,为优化加速管腔体几何结构提供了指标要求,最终利用电磁场仿真软件Superfish及CST(Computer Simulation Technology)优化腔体结构设计并得到了最优的微波参数。模拟计算结果表明,该加速管总长1.3 m,采用边耦合双周期?/2驻波结构,工作频率2.998 GHz,其输出束流能量可以实现多档可调,成像模式可输出低于3 MV的光子,治疗束可输出具有6 MV和10 MV两档的光子及4档能量电子束(最高能量可达14 Me V)。完成加工后,冷测结果与设计值符合得比较好,下一步将进行高功率微波老练。     

产额大于1.5×1010n/s中子管引出/加速系统的物理设计

根据高产额(>1.5×1010n/s)中子管对引出/加速系统的要求,完成了在180kV引出/加速电压下,加速离子束流1.1mA的新型屏蔽式引出/加速系统的物理设计,与普通中子管比较,加速电压增加50%,束流增加一个数量级,中子产额增加一个数量级,实现了系统的结构优化.经长期实践考验证明,系统的物理设计合理,为更高产额中子管的研制奠定了基础.     

PBG加速结构的击穿特性的分析与计算

磁场对用在高频、高功率下的PBG(Photonic Band-Gap)加速结构的击穿性能有很大影响。用微波工作室对金属加载的PBG加速结构进行模拟计算并深入分析了k(棒的半径与棒间距的比值)在0.16–0.25范围内加速结构的电磁特性,电场与磁场的比值E/H、磁场的热效应等。结果表明,当k 0.19时,圆形金属棒加载的光子晶体加速结构的E/H值为240,磁场的热效应导致的温升T值高达300 K;而用椭圆金属棒代替内圈圆形的金属棒,加速结构的E/H值提高了140,温升T的值下降了150 K。另外,进一步讨论了一种新型的高Q值(10000以上)的准光子晶体加速结构的电磁场,其E/H峰值可达570,而且其内圈使用的是Al2O3陶瓷棒,由于介电物质的击穿强度比金属的高,因而可以预计该种新型准光子晶体加速结构有望实现更高梯度加速。     

新型定位格架夹持结构的疲劳特性研究

针对新型定位格架夹持结构及其疲劳问题,利用有限元分析手段评估其运行条件下的应力状态,并开展弹簧疲劳特性实验,分析疲劳失效特性及裂纹萌生位置。结果表明,该夹持结构的弹簧疲劳失效大致经历载荷降低与快速失效等阶段;由于弹簧支撑腿的作用,失效后弹簧依然维持一定的载荷,约为名义载荷的0.42倍;同时,弹簧结构的疲劳与裂纹萌生位置不仅与应力值有关,还受载荷传递关系的影响。有限元数值模拟可以作为定位格架夹持结构设计与优化的有效辅助手段,并可初步判断其疲劳失效的位置。     

铀表面纳米铌镀层的组织结构与界面特性

采用磁控溅射离子镀技术在贫铀表面以不同偏压制备了铌镀层,利用X射线衍射仪和扫描电镜对镀层的组织结构进行了表征,利用扫描电镜与俄歇电子能谱仪对镀层与基体的界面特性进行了研究。结果表明：铌镀层平整致密,但存在靶材飞溅颗粒形成的镀层缺陷,铌镀层为体心立方结构,存在择优取向、内应力以及晶粒细化等特性且为纳米镀层;铌镀层沿基体表面的法线方向生长且为典型的柱状结构,其表面为均匀的条状颗粒组织;铌镀层与铀基体结合紧密,且存在“伪扩散层”。     

交插式边耦合驻波加速结构两组腔列偏谐对能量增益的影响

文章分析了交插式边耦合驻波加速结构两组腔列偏谐对其能量增益的影响,导出了理论计算公式,并用计算机粒子动力学计算验证,对一些作者已发表的结果提出了修正意见。     

新型定位格架夹持结构的力学特性研究

定位格架夹持结构是保证燃料棒横向与轴向定位的关键。为进一步提高燃料组件中子经济性、简化定位格架生产流程,本文设计了一种可直接从格架条带上冲制而成的拱形且带小刚性凸起的弹簧结构,与刚凸组成新型定位格架夹持系统。针对设计的夹持结构,进行了单条带弹簧、单条带刚凸及格架栅元夹持结构的力学性能试验,获得了弹簧、刚凸、栅元内夹持结构的进程形变量-载荷曲线和回程形变量-载荷曲线,并分析了各结构在100%与120%名义形变量下的载荷、永久形变量等力学性能数据。结果表明：新型全锆夹持结构在名义形变量附近具有较好的力学稳定性;格架栅元夹持结构与单条带弹簧试验所得力学性能相近,表明单条带试验具有较高的代表性和可靠性。