4 44MHz高频功率源的初步设计

44MHz高频功率源为100MeV强流回旋加速器的粒子加速提供能量，高频功率源的稳定度直接关系着束流的品质，因此，高频功率源在提供高功率的同时，也要考虑频率稳定、电压稳定和相位稳定。     

医用回旋高频腔的初步设计

根据医用回旋加速器的物理要求,确定了医用回旋高频腔的具体结构设计方案。在加速电压较高、空间有限的情况下提升高频腔的品质因数,结构设计为1/2波长线的竖腔。为避免腔体在实际工作中由发热变形引起频率漂移,本次设计中采用微调环调谐结构来保证频率稳定度的要求。本文利用Microwave Studio CST程序对腔体的电磁场分布、品质因数Q_0、表面电流分布、耦合电容、微调环进行了详细的分析与仿真计算。与实际测量值进行对比,两者比较吻合,并对产生的误差进行了分析讨论。     

25kW高频功率源末级腔体的模拟计算

用于加拿大TRIUMF国家实验室的1台25kW高频功率源的末级腔体结构如图1所示，该末级腔体的设计频率约为23MHz，短路端由簧片与外导体连接，作为腔体频率粗调的机构。由于高频功率源本身空间结构的限制，要减小末级腔体的长度，采取了增加腔体电容值的方法，     

100MeV回旋加速器高频系统的初步设计

100MeV回旋加速器高频系统近期的工作进展包括腔体的结构和数值计算、高频功率发生器、稳定度闭环控制设计等。高频系统由四分之一波长的铜质共振腔、高频功率发生器和低电平控制电路构成。它的主要参数如下:运行频率,44.5MHz;高频输出功率,120kW;高频频率稳定性,±5×10-8;D电     

44MHz发射机末级谐振腔的物理设计

44MHz的发射机作为功率源,将应用于100MeV金属模型腔实验台架。为提高发射机末级放大器的稳定性,并获得更大的输出功率,决定新制作1个发射机的末级腔体。为合理利用空间及减小输出回路本身的功率损耗,利用金属风筒及腔体外壁构成同轴结构代替原来的集总参数的电感。新的末级腔体的设计用微波设计软件CSTMicrowaveStudio进行仿真。图1为末级腔的CST本征模型。     

70MHz异形回旋加速器高频腔体的设计计算

在某些紧凑型的回旋加速器设计中,由于空间的限制等因素,对谐振腔的设计提出了更高的要求。本工作研究具有普遍意义的70 MHz异形回旋加速器高频腔体设计方法,对强流回旋加速器中心区模型和100 MeV回旋加速器的腔体设计有直接的参考价值。     

70 MHz回旋加速器谐振腔高频性能的数值研究

介绍了用数值模拟手段设计加速腔体的方法。在设计70MHz回旋加速器谐振腔的过程中，为满足回旋加速器磁铁的结构要求，对高频频率、Q值等高频参数进行了研究。在设计阶段，应用基于有限元方法的程序对高频实验进行模拟计算。回旋加速器腔体的初步设计结果将用于最终物理设计和工程设计。     

热中子检测爆炸物的源中子慢化体的初步设计

正热中子活化分析检测爆炸物方法(TNA)利用热中子与爆炸物富含的元素(如H、N)进行(n,γ)反应后,会发射出具有特征能量的γ射线(2.223 MeV,10.835 MeV),通过对γ射线进行探测和能谱分析可确定反应元素的含量,实现爆炸物的检测。本研究在D-D中子源的基础上,初步设计了慢化体结构,使得在相同的中子源强下获得较高的热中子通量,从而提高探测效率。利用MCNP程序模拟计算了简化结构(图1)的不     

固态功率源功放模块反射功率过荷分析

中国加速器驱动次临界系统(Chinese Accelerator Driven Sub-critical System,C-ADS)注入器II超导直线加速器采用固态功率源驱动常温加速结构和超导腔,运行中出现了功率源的功放模块因反射功率过荷而损坏的现象。为此研究了反射功率在模块间的分配与功率合成网络S参数以及模块输出状态的关系。结果表明:如果个别功放模块无功率输出,合成失衡会导致反射功率在模块间的不平衡分布,部分模块承受的反射功率将超过其实际承受能力。对于一级合成的功率源,只有失效模块承受的反射功率可能超限;对于多级合成的功率源,失效模块以及同一合成支路的正常模块均存在反射功率过荷的可能性。     

微波功率源连锁保护装置研制

本文论述了-个微波功率源的连锁保护装置的设计.该系统核心是连锁保护控制电路,实现了对微波系统连锁保护信号和调制器连锁保护信号的实时监测和控制,且实现和PLC信号的传输.     

MHz 异形回旋加速器高频腔体计算与模型测量结果比较

用基于有限元法的软件ANSYS完成了70 MHz异形回旋加速器高频腔体的初步设计,根据初步设计的结果,加工了与实际腔体尺寸1﹕1的模型。模型高频参数测量结果表明,ANSYS的计算结果是可信的。 1 内杆长度固定,不同电容片间距下的模型腔体频率测量结果与计算结果比较 内杆长度为0.544     

微波功率源实验平台的控制系统研究

清华大学加速器实验室搭建的微波实验平台,是由全固态调制器、速调管、微波波导等主要设备组成,用于微波功率合成及测量的综合性实验平台。为确保实验平台的安全稳定运行,考虑到实验室环境的具体要求,设计了PLC与LabVIEW组成的双层分布式控制系统。其底层仪器设备可直接通过PLC进行开断控制,具有操作简单、安全稳定的优势;在上层的工控机上利用LabVIEW程序编写OPI,通过与PLC实时通讯,实现了对各仪器设备的状态监测和远程控制,具有良好的人机交互功能;通过设计快速驻波比保护装置,实现了对微波的μs级中断控制。结果表明,这种双层分布式结构的控制系统不仅确保了实验平台的安全稳定运行,而且具有良好的可视化监测控制,能简易方便地实现对实验室内小型微波系统的控制,可操作性强。     

NNBI射频功率源输出功率控制系统设计

设计了一种改进型射频功率源输出功率控制系统,解决了现有射频功率源使用中存在的输出功率稳定性与控制精度不足等问题,预期将应用于中国聚变工程实验堆（China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR）负离子源中性束系统（Negative Ion Based Neutral Beam Injection System,NNBI）。采用ARM+CPLD双核设计的软、硬件分离控制结构,保障输出功率控制算法运行效率;采用数字化信号控制方法,实现输出功率的高精度控制;通过精确采样射频功率源实际输出功率和闭环功率控制方法设计,实现输出功率的高稳定性控制。对射频功率源样机进行输出功率控制系统模拟负载测试,结果表明：在额定输出功率为50 kW时,输出功率的控制精度高于0.1%、稳定性波动小于0.5%、人机交互软件功能完善。该方案预期可以搭配阻抗匹配网络满足CFETR NNBI射频功率源对输出功率控制的性能要求。     

BNCT速调管功率源联锁保护系统设计

为了保证BNCT速调管功率源系统安全稳定运行,并满足系统实时监测、快速响应、故障定位、易维护等要求,开发设计一套基于西门子PLC的联锁保护系统.该系统实时监测水冷、高压电源、撬棒等所有设备工作状态,同时根据速调管要求执行加电、故障联锁逻辑程序,并实现故障定位、状态显示.本文主要介绍控制系统总体方案设计、软硬件设计以及后...     

强流质子回旋加速器射频功率源级间功率稳定性研究

本文对强流质子回旋加速器射频功率源固态放大组合与电子管末级间的功率稳定性进行了研究和分析,针对实验中表现出来的不稳定现象进行了计算和仿真。结果表明,灯丝在室温和运行状态下所导致的级间电压驻波比系数（VSWR）分别为1.06和6.89;末级输入调节电容随平行板电容间距变化过于剧烈。通过阻抗匹配仿真、三维电磁场仿真及实验研究解决了由灯丝阻抗变化导致的末级输入端VSWR过大问题,并将输入调节电容的敏感度由每0.5 mm改变10 pF降至每5 mm改变1 pF。     

美国加热等离子体用的高功率射频源

【美国《原子能消息周刊》1980年4月7日报道】美国能源部宣布,一种新的射频源创造了频率为2,800兆赫时连续的功率水平达到212千瓦的新纪录。这种新的射频源将为等离子体聚变试验提供微波加热源。新射频源叫“陀螺振子”(gyrotron),其转换效率为41%,频率为2,800兆赫,其