在核工業(yè)、民用及基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,高能強(qiáng)流質(zhì)子加速器有著十分廣泛而重要的應(yīng)用,中國(guó)原子能科學(xué)研究院提出了1臺(tái)2 GeV連續(xù)波固定場(chǎng)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(dǎo)型高頻腔研制極其重要。本文首先對(duì)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(dǎo)型高頻腔進(jìn)行了模擬計(jì)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(chǎng)交變梯度質(zhì)子加速器的較好選擇。在此基礎(chǔ)上,為掌握船形高頻腔的實(shí)際加工工藝,同時(shí)利用現(xiàn)有230 MeV超導(dǎo)回旋加速器的功率源設(shè)備開展高功率實(shí)驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)了71.26 MHz的縮比例船形高頻腔樣機(jī)。

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【部分圖文】：

圖1矩形波導(dǎo)型高頻腔示意圖

fmnp=12με(ma)2+(nb)2+(pd)2?????????(1)對(duì)TEmnp模,有電場(chǎng)強(qiáng)度Ez=0;對(duì)TMmnp模,有磁場(chǎng)強(qiáng)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(dǎo)型高頻腔中TM110模場(chǎng)分布

對(duì)TEmnp模,有電場(chǎng)強(qiáng)度Ez=0;對(duì)TMmnp模,有磁場(chǎng)強(qiáng)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(shí)能獲得加速,需腔體能在其運(yùn)動(dòng)方向上提供加速電場(chǎng)。若束流沿z軸運(yùn)動(dòng),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(gè)工作在44.4MHz的腔體,單腔最高加速電壓要求達(dá)到2MV,徑向孔徑要求達(dá)到2m[4]。束流通過每個(gè)高頻腔的能量增益可表示為:

圖4渡越時(shí)間因子與加速間隙長(zhǎng)度之間的關(guān)系

在保證束流孔道橫截面尺寸ga×gb(長(zhǎng)度×寬度)=2m×0.15m、加速間隙長(zhǎng)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(dǎo)型高頻腔腔形,對(duì)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(jìn)行計(jì)算和比較研究。由于束流螺旋軌道圈間距正比....

本文編號(hào)：3993791