射频四极场(Radio frequency quodrupole,RFQ)加速器是一种非常适于用作MeV级能量离子注入的加速器。它具有束流强、体积小、使用方便、离子源处在地电位,还可同时加速正、负两种离子等优点。本文介绍了RFQ加速器在国际上的发展状况及...射频四极场(Radio frequency quodrupole,RFQ)加速器是一种非常适于用作MeV级能量离子注入的加速器。它具有束流强、体积小、使用方便、离子源处在地电位,还可同时加速正、负两种离子等优点。本文介绍了RFQ加速器在国际上的发展状况及其基本原理、北京大学研制的1 MeV RFQ加速器的具体结构、性能以及一种新型RFQ-SFRFQ组合加速器的特点。展开更多
射频四极场(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)的动态调谐一般是通过控制腔翼和腔壁上冷却水的水温来实现的。为了方便RFQ老练和调试过程中的功率提升,设计了一个使用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis,DDS)和锁相环(Phase-lock...射频四极场(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)的动态调谐一般是通过控制腔翼和腔壁上冷却水的水温来实现的。为了方便RFQ老练和调试过程中的功率提升,设计了一个使用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis,DDS)和锁相环(Phase-locked Loop,PLL)技术的RFQ低电平控制系统,该系统可以同时实现对RFQ谐振频率的动态跟踪与幅相反馈控制。即使冷却水没有达到热平衡,RFQ也可以加载功率并形成加速场。该控制系统在以FIR(Finite Impulse Response)滤波器为基础的模拟腔实验平台上进行了测试。测试结果表明:该方案能在对虚拟腔谐振频率进行跟踪的同时,实现±0.5%的幅度稳定度和±0.5o的相位稳定度。展开更多
北京大学射频四极场(radio frequency quadruple,RFQ)加速器课题组在陈佳洱院士带领下,先后于1994、1999年提出并研制出我国第一台重离子整体分离环300 keV N^(+)和1 Me V O^(+) RFQ加速器;为提高离子的加速效率,提出分离作用RFQ加速器...北京大学射频四极场(radio frequency quadruple,RFQ)加速器课题组在陈佳洱院士带领下,先后于1994、1999年提出并研制出我国第一台重离子整体分离环300 keV N^(+)和1 Me V O^(+) RFQ加速器;为提高离子的加速效率,提出分离作用RFQ加速器结构,研制出结构样机并完成束流验证;提出用RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的新思想,并在两台已建成的RFQ加速器上完成束流验证,通过模拟再现了正负离子自动聚束和加速的过程,用同轴快靶成功观测到正负氧离子的微观束流波形;发展了RFQ均温束流传输的束流动力学设计思想,研制出国内首台基于RFQ的中子成像装置,该四杆型D^(+)RFQ加速器是国际上迄今为止运行频率最高的四杆型D+RFQ加速器;与中国科学院高能物理研究所、中国原子能科学研究院合作,研制了352 MHz质子RFQ工艺模型腔,有效地助推了中国首台质子加速器驱动次临界系统(accelerator driven sub-critical system,ADS)RFQ加速器的研制.北京大学与中国科学院近代物理研究所合作,设计、建造了高电荷态重离子^(238)U^(34+)连续波RFQ加速器,已成功加速元素周期表中诸多重离子束流,并已稳定运行8年之久;与中国科学院近代物理研究所合作研制出国际首台162.5 MHz开窗四翼型D+RFQ加速器,成功加速连续波H_(2)^(+)流强1.95 mA,传输效率90%;与核工业西南物理研究院合作,设计并调试了一台162.5 MHz D+四翼型RFQ加速器,成功加速1%H_(2)^(+)流强10 mA.展开更多
中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3～7的离子从4 ke V/u加速到300 ke V/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用...中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3～7的离子从4 ke V/u加速到300 ke V/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用了电磁场仿真和束流动力学模拟来研究腔体的四极场不平整度和二极场及其动力学影响。未经调谐的情况下,腔体的谐振频率为108.15 MHz,腔体空载品质因子Q0为5 910,腔体功耗为123 k W。通过在支撑板两端增加底切的设计,将腔体的四极场不平整度由-21%～12%优化至±2.5%,满足了束流动力学要求。腔体的二极场为-3%～-2.2%,使得束流在垂直方向小幅振荡,RFQ的垂直方向接受度减小5%。为了保证功率馈入时反射较小,将耦合器设置在临界耦合状态,耦合面积为940 mm2。为了补偿腔体的频率偏差和漂移,设计了调谐量分别为707和132 k Hz的固定调谐器和可动调谐器。展开更多
文摘射频四极场(Radio frequency quodrupole,RFQ)加速器是一种非常适于用作MeV级能量离子注入的加速器。它具有束流强、体积小、使用方便、离子源处在地电位,还可同时加速正、负两种离子等优点。本文介绍了RFQ加速器在国际上的发展状况及其基本原理、北京大学研制的1 MeV RFQ加速器的具体结构、性能以及一种新型RFQ-SFRFQ组合加速器的特点。
文摘射频四极场(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)的动态调谐一般是通过控制腔翼和腔壁上冷却水的水温来实现的。为了方便RFQ老练和调试过程中的功率提升,设计了一个使用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis,DDS)和锁相环(Phase-locked Loop,PLL)技术的RFQ低电平控制系统,该系统可以同时实现对RFQ谐振频率的动态跟踪与幅相反馈控制。即使冷却水没有达到热平衡,RFQ也可以加载功率并形成加速场。该控制系统在以FIR(Finite Impulse Response)滤波器为基础的模拟腔实验平台上进行了测试。测试结果表明:该方案能在对虚拟腔谐振频率进行跟踪的同时,实现±0.5%的幅度稳定度和±0.5o的相位稳定度。
文摘中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3～7的离子从4 ke V/u加速到300 ke V/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用了电磁场仿真和束流动力学模拟来研究腔体的四极场不平整度和二极场及其动力学影响。未经调谐的情况下,腔体的谐振频率为108.15 MHz,腔体空载品质因子Q0为5 910,腔体功耗为123 k W。通过在支撑板两端增加底切的设计,将腔体的四极场不平整度由-21%～12%优化至±2.5%,满足了束流动力学要求。腔体的二极场为-3%～-2.2%,使得束流在垂直方向小幅振荡,RFQ的垂直方向接受度减小5%。为了保证功率馈入时反射较小,将耦合器设置在临界耦合状态,耦合面积为940 mm2。为了补偿腔体的频率偏差和漂移,设计了调谐量分别为707和132 k Hz的固定调谐器和可动调谐器。
