窗耦合型RFQ高频结构研究

发布时间：2023-11-14 20:15

　　RFQ(射频四极场)加速器作为重离子直线加速器的前级聚焦加速部分,其高频结构设计的好坏影响整个加速器的性能。传统的RFQ加速器结构包括四翼型和四杆型,其中四翼型RFQ适合工作在在较高频率,适于高占空比及高平均射频功率情况。而四杆型RFQ适于工作在低频,结构紧凑,水冷相对困难。窗耦合型RFQ(four vane with windows RFQ)结构上介于四翼与四杆型之间,可以看成开窗的四翼型RFQ或带独立支撑杆的四杆型RFQ。应用频率更广泛,和四翼型相比能够降低频率,减少偶极子衰减。同样频率下,径向尺寸能够更紧凑。给定频率下,窗型RFQ的效率低于四翼型而又高于四杆型。为研究HIAF(强流重离子加速器)RFQ的高频结构,针对工作频率为81.25 MHz的一米长实验腔,利用三维电磁仿真软件CST MWS微波工作室对传统的四翼型、四杆型高频结构进行了仿真,并重点研究了窗耦合型结构。对开窗的对称方式、开窗的个数和大小等进行了分析,得出一米长RFQ腔体采用交错对称形式开一个椭圆半窗的窗耦合结构能保持较为紧凑的横向尺寸同时能耗适中,二极模频率也远离了运行频率。建造了一个一米长铝制模型腔验证计算结果...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 选题背景和意义
        1.1.1 HIAF项目简介
        1.1.2 RFQ简介
    1.2 论文主要内容
第二章 RFQ加速器原理
    2.1 RFQ加速器的基本原理
        2.1.1 RFQ直线加速器的聚束原理
        2.1.2 RFQ的加速电场
        2.1.3 RFQ的纵向力
        2.1.4 RFQ的横向力
    2.2 RFQ腔体等效电路
第三章 窗耦合型RFQ高频结构研究
    3.1 RFQ腔型分析
        3.1.1 四翼型RFQ
        3.1.2 四杆型RFQ
        3.1.3 窗耦合型RFQ
        3.1.4 RFQ腔型比较
    3.2 窗耦合结构研究
        3.2.1 开窗对称方式分析
        3.2.2 开窗形状分析
        3.2.3 开窗个数分析
        3.2.4 开窗大小分析
        3.2.5 小结
    3.3 窗耦合结构的高频特征
        3.3.1 频率、Q值和功率损耗分析
        3.3.2 CST网格分析
第四章 HIAF RFQ铝模型腔高频设计和冷测
    4.1 腔体外壳形状比较
    4.2 endcut分析
    4.3 频率误差分析
    4.4 调谐器初步设计
    4.5 高频设计总结
    4.6 铝模型腔冷模测量
第五章 结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3864127