分离作用RFQ加速系统研究进展

介绍了SFRFQ加速系统的最新研究进展. 为验证SFRFQ结构的抗打火性能, 设计了一个高功率模型腔, 进行了高功率打火实验, 并最终证明了该结构的可行性. 为验证SFRFQ加速器的载束性能, 设计了一台长度仅为1m的600keV O⁺ SFRFQ加速器, 它将把从1MeV ISR RFQ引出的O⁺离子加速到1.6MeV. 为解决1MeV ISR RFQ引出束流与SFRFQ加速器的横向匹配问题, 在其间插入了一个三单元磁四极透镜. SFRFQ加速器加工和1MeV ISR RFQ改造的进展顺利.     

重离子整体分离RFQ加速器的升级改造

介绍了北京大学重离子整体分离环RFQ(ISR RFQ)加速器的升级改造工作,包括升级后RFQ加速系统的组成;强流永磁2.45GHz O+ECR离子源的台面测试结果;真空系统的改造;1MeV ISR RFQ加速器的高频控制系统改造;以及强流束流加速实验的结果.     

整体分离环RFQ加速器的研究

阐述了北京大学整体分离环高频四极场（ＩＳＲＲＦＱ）加速器研究所取得的研究成果．分别论述了２６ＭＨｚ３００ｋｅＶＩＳＲＲＦＱ加速器结构、束流动力学设计、高频控制系统、束流试验装置及束流试验；分析了其对Ｎ＋、Ｏ＋、Ｏ－束流试验的研究结果；简述了２６ＭＨｚ１ＭｅＶＲＦＱ加速器束流动力学、加速腔设计及目前的进展 The status of the ISR RFQ accelerators in Peking University is described. The structure of ISR RFQ accelerator, beam dynamics calculation results by PARMTEQ, RF systems, beam transport lines and the beam test evolutions of a 26 MHz 300 keV ISR RFQ accelerator are also presented, respectively. The beam test results for N +, O +, O - particles are analyzed in detail. At last, the development of 1 MeV 26 MHz ISR RFQ accelerator is introduced briefly.     

分离作用射频四极场加速器的结构和工艺设计

 介绍了北京大学分离作用射频四极场(RFQ)加速器的结构特点,包括膜片式电极、支撑环式电极支撑系统、水冷系统、调谐系统及其工艺实现;介绍了基于该分离作用RFQ加速腔进行的调谐测试、高功率实验和束流实验。结果表明:调谐系统的频率调节范围及品质因数完全满足实验要求;分离作用RFQ加速腔的输入功率可以达到33 kW以上,满足高功率下稳定运行的条件;在束流实验中,把1.03 MeV的O⁺入射束流加速到1.65 MeV,半高宽能散小于3%。加速器结构满足物理设计要求,加速系统运行稳定。     

重离子整体分离环RFQ加速器的升级改造

介绍了北京大学重离子整体分离环RFQ(ISR RFQ)加速器的升级改造工作, 包括升级后RFQ加速系统的组成; 强流永磁2.45GHz O⁺ ECR离子源的台面测试结果; 真空系统的改造; 1MeV ISR     

SSC直线注入器RFQ腔体多物理场分析

SSC-LINAC是为兰州重离子研究装置（HIRFL）设计的直线注入器,它将U34+离子加速到1 MeV/u注入到分离扇回旋加速器（SSC）中,为冷却储存环（CSR）提供10 MeV/u的U34+。该注入器可以将SSC引出的重离子流强提高一个量级以上。SSC-LINAC由一个RFQ（Radio Frequency Quadrupole）加速器和4个DTL（drift tube linac）组成,设计频率为53.667 MHz。RFQ工作在连续波模式,设计功率30 kW,如果不能有效地冷却,高频电流在电极表面产生的热量会使RFQ的腔壁和电极发生形变,从而导致腔体频率的漂移以及加速和聚焦电场的改变。因此,为了保证连续波工作的RFQ加速器稳定运行,对水冷模式和通道设计提出了很高的要求。作者用有限元软件ANSYS对RFQ进行高频电磁场、温度场、结构应力的耦合分析,验证了冷却方案设计的可行性和可靠性。Heavy Ion Research Facility at Lanzhou(HIRFL) consists of SFC, SSC, CSRm and CSRe. A new linac injector, which will increase U34+ to 1 MeV/u, is designed for SSC to increase the beam intensity to ten times higher. The new injector, whose frequency is 53.667 MHz, is composed by a RFQ (Radio Frequency Quadrupole) cavity and four DTL(Drift Tube Linac) cavities. The RFQ cavity, whose RF power is 30 kW, is operated at CW(continuous wave) mode. The heat produced by HF (high frequency) electromagnetic will cause deformation of RFQ structure, lead to the resonant frequency shift, and reduce the focusing efficiency of the cavity. An efficient cooling system is necessary to ensure that the RFQ cavity can stably be operated at the nominal frequency. A detailed multi-physics field coupling analysis of RFQ has been finished with 3D finite elements software ANSYS. The result of the analysis shows that the water cooling system can cool the RFQ cavity fully and keep the frequency drift be in a acceptable level.     

Power test of the separated function RFQ accelerator

The progress of the Separated Function RFQ (SFRFQ) accelerator, which can raise the field gradient of acceleration while maintaining the transverse focusing power sufficient for high current beam, is presented. In order to demonstrate the feasibilities of the novel accelerator, a prototype cavity was designed and constructed. Correspondingly, a code SFRFQCODEV1.0 was developed specially for cavity design and beam dynamics simulation. The prototype cavity will be verified as a post-accelerator for ISR RFQ-1000 (Integral Split Ring RFQ) and accelerate O+ from 1 MeV to 1.6 MeV. To inject a higher current oxygen beam for the prototype cavity, the beam current of ISR RFQ-1000 was upgraded to 2 mA. The status of high power and beam test preparation for the prototype cavity are presented in this paper.     

杆型SFRFQ结构的研究

RFO加速结构是一种非常巧妙的低能强流加速结构,但是它存在能量上限问题.而杆型SFRFQ加速结构是一种改进的无反场的SFRFQ结构.对分离作用杆型RFQ加速结构在能量增益和横向稳定性两个方面进行了研究,最后还和光阑型SFRFQ结构进行了一些简单的比较 关键词： 能量上限问题 RFQ 杆型SFRFQ 反场 光阑型SFRFQ     

医用质子直线加速器的设计研究

讨论用于治癌的低束流高能量质子直线加速器的初步物理设计.采用短脉冲和高重复频率的S波段的加速结构,类似于医用电子直线加速器.总长26m,由离子源、RFQ、DTL、SCDTL及SCL组成,能量经70—200MeV有八档可调,平均束流强度10—40nA.     

分离作用射频四极场加速器频率调谐和高功率试验

在分离作用射频四极场(SFRFQ)加速腔中加入频率调谐装置,用步进电机驱动调谐杆运动,改变调谐板在腔中的位置来改变调谐板与支撑环之间的分布电容,从而改变SFRFQ腔的工作频率,使其谐振频率为26.07 MHz,实现了RFQ和SFRFQ组合加速系统频率的匹配。在完成两腔频率调谐的基础上进行了SFRFQ腔体1/6占空比高功率试验,轫致辐射谱的测量表明,SFRFQ极间电压在入射峰值功率为28.8 kW时已达到86.2 kV,超过了设计指标的70.0 kV。