回旋加速器高頻系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、本文是在虛擬樣機(jī)平臺下的回旋加速器高頻系統(tǒng)的研究與設(shè)計?；匦铀倨饕话愎ぷ饔赩HF 頻段，波長從幾米到幾百米，其腔體結(jié)構(gòu)一般為四分之一波長線或二分之一波長線結(jié)構(gòu)，腔體尺寸較大，在某一方向達(dá)幾米到幾十米。由于加速腔一般工作于高真空環(huán)境下，龐大的腔體體積一方面增加了抽真空的難度，另一方面也增加了對空間位置的要求。所以設(shè)法減小高頻腔的體積，無論是從經(jīng)濟(jì)方面，還是從工程設(shè)計本身來說，都是十分有意義的。本著縮小回旋加速器中諧振腔的體積的目的，本文

2、研究了MINItrace回旋加速器的高頻系統(tǒng)，重點分析了高頻諧振腔的結(jié)構(gòu)，研究了其中的階躍阻抗結(jié)構(gòu)和微擾結(jié)構(gòu)的作用。
　　 介紹了MINItrace的高頻系統(tǒng)，分析了一些特殊結(jié)構(gòu)，如高頻扼流圈、中心區(qū)的切槽、微調(diào)電容片等的作用。高頻扼流圈是一段未閉合的銅，和其終端等效的邊緣電容形成一個低通濾波器，可以有效地濾除饋入信號中的高頻成分。中心區(qū)的切槽，可看作開路端的加載電容，利于縮小諧振器尺寸，更重要的是在加速器工作的時候，在切槽處可

3、以形成高壓，可以給低能粒子高梯度的電壓加速，減小空間電荷效應(yīng)的影響。
　　 基于已有的一臺CYCIAE 100MeV 木模諧振腔和其實驗數(shù)據(jù)，用APDL 語言在ANSYS 平臺上進(jìn)行二次開發(fā)，對諧振腔進(jìn)行有限元計算，得到不同網(wǎng)格剖分精度的計算結(jié)果，并將計算結(jié)果與實驗測量結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果相當(dāng)吻合，誤差小于1%，在工程允許的范圍之內(nèi)，驗證了虛擬樣機(jī)平臺上對回旋加速器高頻腔仿真的預(yù)測能力和準(zhǔn)確性。同時總結(jié)了利用ANSYS 進(jìn)行有限元

4、計算時要注意的問題，為后面的計算打下了基礎(chǔ)。
　　 從基本的傳輸線理論出發(fā)，推導(dǎo)出階躍阻抗諧振器在諧振頻率一定的時候諧振器取得最小的電學(xué)長度的條件，并分析了SIR的雜散頻率特性。用虛擬樣機(jī)計算了SIR的阻抗比變化對諧振頻率的影響，仿真了諧振腔的雜散頻率，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，說明了二階SIR的理論有一定的工程指導(dǎo)意義。
　　 推導(dǎo)出高頻腔中的微擾結(jié)構(gòu)在不同地方時對諧振頻率的影響趨勢。并結(jié)合其在加速器中的應(yīng)用實例和虛擬樣機(jī)計算結(jié)