高压馈入方式对感应加速腔性能的影响研究

摘要

在目前的感应加速腔有两种典型的脉冲功率馈入方式，一种是径向馈入方式，一种是轴向馈入方式，本文针对加速腔馈入方式的改变对加速腔性能参数的影响进行了理论和实验两方面的研究。 表征加速腔性能的主要特征参数有：加速脉冲电压平顶波动的幅度、横向耦合阻抗以及加速腔的绝缘性能等。在加速腔的设计时，考虑到束流能够有效的加速、传输和聚焦的问题，加速腔脉冲电压平顶的波动幅度足够小，以确保较小束流的能散度。加速腔的横向耦合阻抗是一个表示带电粒子束在加速腔内运动过程中与周围环境相互作用强弱的量，要防止带电粒子束加速过程中发生束流崩溃现象，加速腔的耦合阻抗要足够小。为保证加速腔正常工作，加速腔的耐压性能要比较优异。 从研究加速腔输出电压平顶的角度出发，本文用变压器模型和传输线模型在理论上分析了两种馈入方式对加速腔输出电压波形的影响，并对分析结果进行了数值模拟和实验验证，实验结果表明，两种典型的脉冲功率馈入方式对加速腔腔输出电压平顶的影响是没有明显的差别的，这与理论分析基本一致。 在加速腔的横向阻抗方面，建立了采用两种馈入方式的加速腔的三维模型，利用Mafia程序分别计算了模型的横向耦合阻抗，比较了这两种方式对加速腔横向阻抗的影响。计算结果表明，轴向馈入方式的加速腔的横向阻抗要比径向馈入方式的腔小。

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文摘

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第一章绪论

1.1直线感应加速器的发展

1.2感应加速腔的性能参数

1.3论文选题的意义

1.4论文的主要研究内容以及创新点

第二章感应加速器原理及常用脉冲功率馈入方式

2.1感应加速器工作原理

2.2脉冲功率系统介绍

2.3常用感应加速腔馈入方式

第三章脉冲功率馈入方式对加速腔感应电压波形的影响

3.1理论分析及数值模拟

3.1.1理解分析不同馈入方式对腔电压平顶的影响

3.2实验装置及实验结果

3.2.1实验装置

3.2.2实验结果

第四章加速腔横向阻抗的理论分析

4.1直线加速器中的束流崩溃不稳定性现象介绍

4.2束流崩溃不稳定性解析研究

4.3束流崩溃不稳定性的定量研究方法

4.3.1加速腔横向阻抗数值模拟程序简介

4.3.2加速腔横向阻抗测量方法简介

第五章加速腔横向阻抗的数值模拟计算

5.1感应腔横向阻抗的计算

5.2不同馈入方式的加速腔模型的建立

5.3数值模拟计算结果

第六章结论

致谢

参考文献

附表1横向阴抗计算结果