P波段紧凑型多注速调管互作用模拟设计

质子加速器广泛应用于高能物理和肿瘤治疗领域,对作为其核心部件的低频段速调管的效率和尺寸有着较高的要求。为满足国内高性能质子加速器的需求,本文设计了一款小型化的P波段多注速调管。与传统单注速调管相比,多注速调管电压低、效率高、体积小。通过在群聚段引入高次谐波腔,可以进一步减小多注速调管的互作用长度,在实现小型化的同时达到高效率。本文介绍了714 MHz、2 MW的脉冲波速调管的初步仿真与计算。利用一维仿真软件和三维仿真软件优化设计,得到了74%的效率,增益为50 dB,互作用长度控制在1250 mm以内。     

S波段多注速调管电子枪设计

介绍了一种应用于S波段同轴腔高功率多注速调管的电子枪设计方案。该电子枪总电子注数目为40个(内层19个,外层21个),工作电压为60 kV,总电流为300 A(平均分配在40个电子注上),单注导流系数为0.51μP,总导流系数为20.4μP,设计的阴极电流发射密度小于12 A/cm²,电子枪内最大场强为16.6 kV/mm。为使系统小型化,采用周期反转永磁聚焦系统约束电子注,聚焦系统由四组磁钢形成三个磁场均匀区,三个均匀区的磁场逐级增大,最小磁场强度为0.11 T,最大磁场强度为0.12 T。采用三维计算软件对电子注静电轨迹、磁场分布及聚焦轨迹进行了计算和优化,设计的多注电子枪电子注通过率达到了100%。     

P波段高效率多注速调管的设计与计算

为了减少大科学装置的能耗和运行成本,高能粒子加速器对微波功率源的效率提出了更高的要求。本文介绍了新设计的P波段0.9 MW多注速调管的研究进展。为了在较短的互作用长度下获得更高的效率,该速调管采用新电子注群聚方法-CSM。此P波段速调管采用6个电子注,电子注电压为62 kV,电子注总电流为18 A,阴极负载小于0.5 A/cm²。该速调管高频互作用系统包括7个谐振腔,其中包括一个二次谐波腔和一个三次谐波腔。仿真计算表明其输出功率可达0.9 MW,效率为80.6%,增益为40.6 dB,互作用长度为133 cm。文章给出了该多注速调管的设计模型和仿真结果,为今后设计高效率多注速调管提供了参考和借鉴。