腔式束团长度监测器的设计与仿真

摘要

本论文的主要内容是研究并设计一个用于直线加速器的腔式束团长度监测器(BLM)，可测量束团长度范围5-10ps，该监测器可以用来完成设定聚束腔的RF幅度，监测RF相位稳定性等一系列任务。相比其他束团长度测量方法，腔式BLM具有紧凑型、实时、非拦截式等优点，且其测量精度随电子学的发展而提高，具有很大的发展潜力。
　　本文对谐振腔BLM的发展历史和最新进展进行了总结，介绍了Jefferson Lab等实验室设计的腔式BLM的特点。介绍了本设计依托的正电子源直线加速器，详细阐述了腔式BLM的基本原理，包括束团长度的计算、耦合机制、工作频率选择等部分。发展了传统的倍频腔测量方法，通过使谐振腔工作于高次模式来摆脱束流管道半径对工作频率的限制。
　　在仿真软件CST中完成了该腔式BLM的物理设计，并载入束流进行模拟测量，改进了原来的束团长度计算方法，模拟测量值与理论束团长度差异小于7％，拥有较好的测量精度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 束流测量系统与束团长度

1．2 常见的束团长度测量方法

1．2．1 束团长度测量方法综述

1．2．2 条纹相机测量方法

1．2．3 自相关法测量技术

1．3 课题介绍

1．3．1 课题研究目的与意义

1．3．2 课题依托的直线加速器简介

1．3．3 本文工作

第二章 谐振腔束团长度测量系统的原理

2．1 腔式束团长度监测器的研究历史与进展

2．1．1 基于陶瓷窗的束团长度测量

2．1．2 倍频腔法束团长度测量

2．2 谐振腔束团长度测量的原理

2．3 谐振腔的R／Q计算

2．3．1 谐振腔TM110模式的R／Q推导

2．3．2 一个计算范例

2．4 谐振腔的耦合方式

2．4．1 耦合方法概述

2．4．2 外部品质因数的计算

2．5 谐振腔束团长度测量方法的选择与创新

第三章 谐振腔束团长度监测器的物理设计

3．1 CST软件简介

3．2 谐振模式辨认

3．2．1 模式辫认理论

3．2．2 模式辨认的CST实例

3．3 两腔工作频率选择

3．4 基波腔的设计

3．4．1 腔体设计

3．4．2 耦合结构设计

3．4．3 滤波器的设计

3．5 五次谐波腔的设计

3．5．1 腔体设计

3．5．2 耦合结构设计

3．5．3 滤波器的设计

3．6 腔体加工精度的考虑

第四章 仿真结果与分析

4．1 束团长度监测器的系统架构

4．2 基波腔做流强监测

4．3 五次谐波腔做束团长度测量

4．4 监测器适用范围的确定

4．5 CST分布式计算功能的介绍

第五章 结论与展望

5．1 腔式束团长度监测器设计结论

5．2 后续工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及取得其他研究成果