回旋加速器高頻系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、本文是在虛擬樣機平臺下的回旋加速器高頻系統(tǒng)的研究與設計。回旋加速器一般工作于VHF 頻段，波長從幾米到幾百米，其腔體結(jié)構一般為四分之一波長線或二分之一波長線結(jié)構，腔體尺寸較大，在某一方向達幾米到幾十米。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。所以設法減小高頻腔的體積，無論是從經(jīng)濟方面，還是從工程設計本身來說，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，研究了其中的階躍阻抗結(jié)構和微擾結(jié)構的作用。
　　 介紹了MINItrace的高頻系統(tǒng)，分析了一些特殊結(jié)構，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 平臺上進行二次開發(fā)，對諧振腔進行有限元計算，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)果進行比較，結(jié)果相當吻合，誤差小于1%，在工程允許的范圍之內(nèi)，驗證了虛擬樣機平臺上對回旋加速器高頻腔仿真的預測能力和準確性。同時總結(jié)了利用ANSYS 進行有限元

4、計算時要注意的問題，為后面的計算打下了基礎。
　　 從基本的傳輸線理論出發(fā)，推導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長度的條件，并分析了SIR的雜散頻率特性。用虛擬樣機計算了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意義。
　　 推導出高頻腔中的微擾結(jié)構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用實例和虛擬樣機計算結(jié)