强流RFQ加速器设计中两种设计程序的结合

在以强流空间电荷效应为主的射频四极加速器RFQ的束流动力学设计中，目前有两种主要的设计模式，LANL开发的设计程序Parmteqm和俄罗斯RTI开发的Lidos.RFQ。强流RFQ的设计应充分发挥二者的优点，将其结合起来。本工作在1台3．5MeV、352MHz、60mA强流质子RFQ的物理设计中，充分发挥这两种设计模式的特点，开拓新的设计思路，获得了满意的设计结果。     

RFQ加速器的电磁场研究(英文)

使用SUPERFISH和MAFIA对射频四极加速器RFQ的加速腔完成了二维和三维电磁场计算。计算内容包括了加速器上的调谐器、耦合腔、真空接口和端部结构。其设计原则是尽可能地保持电场的纵向分布和四极截止频率保持不变。     

与ADS 相关的强流3.5 MeV RFQ 加速器的束流动力学特性

为了适应我国加速器驱动洁净核能系统(ADS)项目的需要,一台注入能量为75 keV,输出能量为3.5 MeV,频率为352.2 MHz,质子流强为50 mA,四翼型强流RFQ加速器正由国家科技部"973"项目支持,在中科院高能物理所建造当中.本文论述了这台RFQ加速器的动力学设计特性、设计原则和设计结果以及各种参数之间的相互关系和误差特性.     

RFQ冷却聚束器束流冷却后的性质模拟

介绍了RFQ冷却聚束器的基本工作原理和束流在其中被约束和冷却的过程。采用真实相互作用势（RIP）模型进行蒙特卡罗模拟,得出束流在RFQ冷却聚束器中完全冷却后的性质。结果表明：束流冷却后的束斑和能量分散随时间一直保持平衡;束流冷却后束斑和能量分散不随缓冲气体气压、入射离子能量的变化而变化;冷却后束斑半径与射频（RF）四极电场频率呈反比,而冷却后束流的能量分散仅与温度有关。     

6 CYCIAE-100中的束流动力学研究

为了满足高频腔安装的需要，磁铁峰区间隙在中心区从5cm增加到了6cm；为了给高频线提供空间，在外半径区从4cm增加到约5cm。同时，中心区间隙的增加给对中线圈的工程设计带来了方便。然而，对这样一个紧凑型的机器而言，叶片两边的边缘场对轴向聚焦的影响就变得很重要。因此，需对磁铁的基本结构再进行研究，并对其产生的磁场进行束流动力学研究。     

50 MeV负氢回旋加速器主磁铁设计研究

本文介绍了50 MeV负氢回旋加速器（CYCIAE-50）的总体设计考虑和主磁铁系统的优化设计过程及结果。确定了CYCIAE-50主磁铁的主要尺寸参数,建模计算出满足等时性的主磁铁中心平面磁场。通过调整参数,优化了主磁铁的峰值磁场、局部饱和等,以控制建造及运行成本。优化了磁极张角与磁气隙高度等参数,使负氢离子满足轴向和径向的聚焦要求,避免穿越有害共振。最后对主磁铁的结构进行形变校核,并估计了形变对束流动力学的影响。设计结果表明,CYCIAE-50的主磁铁设计符合要求,可为后续其他系统的设计和建造提供重要参考。     

HI-13串列超导增能器的束流动力学设计考虑

为了进一步扩大超过库仑位垒的重离子种类，HI－13串列加速器升级工程计划在串列加速器的后面增设一套超导增能器。本工作给出了该增能器的束流动力学设计。该增能器是由放在一低温柜内的4个QWR谐振腔组成，其设计目标是：频率为108MHz、同步粒子温度β=0.07时的能量增益可达到2MeV/q。     

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。     

RFQ1L宽带射频功率信号源的研制及调试

介绍了重原子和核结构研究谱仪SHANS中RFQ冷却聚束器RFQ1L上宽带射频功率信号源的研制过程和调试情况。实验结果表明：该功率信号源达到设计要求,频率在40～1000kHz内连续可调,两路输出反相达到要求,电压幅度在RFQ1L现有工作频率下,满足设备的调试要求。     

300MeV/A H_2~+可变能量超导回旋加速器束流引出物理设计研究

针对单粒子效应测试对质子束能量的要求,中国原子能科学研究院设计了一台300 MeV/A H_2~+超导回旋加速器,该加速器使用超导线圈实现主磁铁小型化,剥离引出H_2~+离子获得可变能量的质子束。通过调节剥离点位置和分析剥离后质子的轨迹与束流包络,对该加速器引出过程的束流动力学进行了研究,完成了引出过程的物理设计。结果表明,此台加速器可在205~240 MeV、265~300 MeV内连续变能量引出质子,在更低能量范围内有单能量点引出质子的能力。     

BNCT RFQ高功率耦合器的设计

为满足硼中子俘获治疗试验装置(BNCT_A)RFQ加速器腔耗420 kW、占空比50%的需求。为BNCT_A RFQ加速器设计了一款高功率耦合器。该功率耦合器包含WR2300矩型波导转3-1/8英寸同轴门钮结构、波导窗、功率耦合装置3个部件。波导窗采用同轴扼流结构型式,功率耦合装置采用磁耦合环结构。整个功率耦合器采用分段设计的原则。矩型波导转同轴结构和陶瓷窗分别通过Microwave Studio（MWS）优化仿真,得到陶瓷窗的驻波比（SWR）达到1.000 9@352.2 MHz,带宽大于±58 MHz@SWR≤1.1 MHz。用多端口换算理论确定了耦合环耦合度,并用能量衰减法确定耦合环的尺寸。从热学和结构力学方面校核了该功率耦合器的功率容量,在50%占空比下,单个功率耦合器最高峰值功率可达260 kW,4路功率耦合器最高峰值功率可达1 MW。经过实际高功率测试,目前入腔功率484 kW,占空比达到10%,并具提升峰值功率及占空比的能力。     

Beam dynamics study for a small, high current 14 MeV PET cyclotron

A 14 MeV high intensity cyclotron CYCIAE-14 dedicated to Positron Emission Tomography (PET) is under construction at China Institute of Atomic Energy (CIAE). Based on a set of basic technical requirements for the accelerator and its extracted beam, the cyclotron beam dynamics were studied and the results are presented. Static beam dynamics, beam motion inside the machine under imperfection conditions and beam behavior in the extraction process were also investigated. This work gives an in-depth view of the beam dynamics study, numerical simulation as well as the corresponding results and necessary analyses.     

分段共振耦合RFQ场调谐方法研究

强流质子加速器需要采用分段共振耦合RFQ作为其低能加速结构,为减少束流损失,RFQ加速器必须达到所要求的场分布。针对共振耦合结构的特殊性,在RFQ传输线模型的理论基础上,在一台RFQ冷模型上进行了场调谐的实验研究,获得了满意的实验结果。同时,也验证了作者用LabView编写的RFQ场调谐程序的正确性。     

基于冗余技术的强流质子RFQ控制系统设计

中国科学院近代物理研究所研制了一台用于ADS注入器Ⅱ的强流质子RFQ加速器。相对于常规功率源,用于RFQ腔体的功率源的控制精度要求更高、过程更复杂。控制系统需通过精确的水温控制实现频率调谐,水温的控制和监测精度要求为0.1 ℃。同时,为避免腔体因局部温度过高而损毁,控制系统必须实现实时的温度监测和可靠的联锁保护功能。为此,基于EPICS控制架构设计了RFQ控制系统,对关键控制代码的运行平台采用高性能冗余控制器,开发了具有网络冗余功能的IOC驱动程序,实现了水温联锁保护及高频系统控制。RFQ控制系统经现场测试,通信正常、运行稳定,冗余系统的主备切换时间在ms量级,满足RFQ腔体的控制要求。     

合肥200MeV直线加速器的束流能谱测量系统

介绍了用分析磁铁，荧光靶，光学系统，光电二极管阵列和处理电路，示波器以及ＣＣＤ摄象系统构成的合肥２００ＭｅＶ直线加速器的束流能谱测量系统，并用该系统对２００ＭｅＶ束流能量和能散进行了测量，给出了测量结果。     

Beam dynamics design and electromagnetic analysis of 3 MeV RFQ for TAC Proton Linac

A beam dynamics design of 352.2 MHz radio-frequency quadrupole(RFQ) of Turkish Accelerator Center(TAC) project which accelerates continuous wave(CW) proton beam with 30 m A current from 50 ke V to3 Me V kinetic energy has been performed in this study. Also, it includes error analysis of the RFQ, in which some fluctuations have been introduced to input beam parameters to see how the output beam parameters are affected, two-dimensional(2-D) and three-dimensional(3-D) electromagnetic structural design of the RFQ to obtain optimum cavity paramaters that agree with the ones of the beam dynamics. The beam dynamics and error analysis of the RFQ have been done by using LIDOS.RFQ. Electromagnetic design parameters have been obtained by using SUPERFISH for 2-D cavity geometry and CST Microwave Studio for 3-D cavity geometry.