基本介紹
- 中文名：四翼型變電壓RFQ加速器場調諧方法的研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：邢慶子
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
加速器驅動放射性潔淨核能系統和散裂中子源等大科學裝置的建設，對質子加速器前端的RFQ加速器的流強和占空比提出了更高的要求。變電壓設計的RFQ加速器，其翼間電壓隨離子能量的增加而增大，因其具有設計的RFQ長度短、場穩定性增強、以及設計靈活等優點，而在LEDA RFQ、LENS RFQ和IFMIF-EVEDA RFQ的設計被所採用。本項目擬基於變電壓設計的四翼型RFQ加速器結構，開展場調諧物理和場調諧方法的研究，編寫相應的場調平程式，建造一段變電壓結構的鋁模RFQ，測量各模式成分及場分布，完成對鋁模RFQ的調諧，掌握和發展變電壓結構的RFQ加速器場調諧方法和技術。該調諧技術預期能對四翼型變電壓RFQ加速器的成功建造提供技術支持，具有重要的工程實用價值。
結題摘要
加速器驅動放射性潔淨核能系統和散裂中子源等大科學裝置的建設，對質子加速器前端的RFQ加速器的流強和占空比提出了更高的要求。變電壓設計的RFQ加速器，其翼間電壓隨離子能量的增加而增大，因其具有設計的RFQ長度短、場穩定性增強、以及設計靈活等優點，而在LEDA RFQ、LENS RFQ和IFMIF-EVEDA RFQ的設計被所採用。掌握和發展變電壓結構的RFQ加速器場調諧方法和技術，預期能對四翼型變電壓RFQ加速器的成功建造提供技術支持，具有重要的工程實用價值。在項目的資助下，我們在深入調研常數電壓及變電壓RFQ加速器調諧物理及方法基礎上，選擇和建立了一套完整的理論分析模型。推導得到了場分布調諧的疊代過程的基本方程式，編寫了場調諧程式並通過數值實驗，進行了程式的調試與最佳化，確定了調諧的步驟。完成了一段1米長變電壓四翼型RFQ鋁模型腔的結構設計和高頻計算，利用三維電磁場程式最佳化設計了該段模型腔的底切和二極模穩定桿。聯繫機加工廠家合作完成了該段變電壓RFQ鋁模型腔的加工圖紙，完成了1米長RFQ鋁模型腔腔體的加工。基於RFQ鋁模型腔腔體建立了一套冷測調諧裝置，順利進行了調諧實驗，驗證了底切設計結果以及場調諧程式。將以上場調諧程式套用到清華大學3MeV強流RFQ加速器，對該3米長RFQ加速器進行了重新調諧，修改了15個銅調諧器的插入深度，重新調諧後四極工作模式場分布測量值誤差由±7.3%減小到±2.6%，二極模式誤差D13為±0.4%，D24為±1.4%，符合物理要求。進一步驗證了研發的變電壓RFQ加速器場調諧方法和程式的正確性。目前該台RFQ加速器的束流傳輸效率已由65%增大至91%。
