nullnull第十讲直线加速器
杨 亮南京航空航天大学null直流电压交变电压null－－＋＋＋－－＋＋－驻波型高频交变电压1924年 Ising首先提出交变电压加速荷电粒子的直线驻波加速
方案
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1928年 Wideroe从实验上实现了该方案enull现代直线加速器优点：
1 粒子束流注入引出比较容易，引出束流强度高
2 因为粒子作直线运动，辐射损失小
3直线管道设置灵活，可逐步加长直线加速器加速器分类直线加速器加速器分类● 驻波直线加速器● 行波直线加速器● 射频四极场加速器(RFQ)等驻波型－谐振腔驻波型－谐振腔现代高频技术可将工作波长缩短到1米左右，甚至接近厘米尺度、此时加速器径向尺寸可与波长比拟，可直接在加速器内构造高频谐振腔，形成腔内驻波高频加速电场znullnull行波型－微波电磁场行波型－微波电磁场变磁场变电场null麦克斯韦方程null微波频段nullnull1 驻波加速器null1 驻波加速器漂移管长度满足单周期谐振单周期谐振L1L2nullnull0模 π模 π/2模 π π/2 q=0,1……N。。。。。。。。。null通频带宽满足通频带宽确定时，品质因数（腔内储能与一个周期的耗能比）满足带宽为任意谐振频半功率点所对应的频带宽度nullZEZZEZZEZ0模 π/2模 π模 nullnull稳定性定义：● 频率有变化时，从一个模式转变为另一个模式的概率● 当频率有变化，腔体尺寸有误差，束流振动时，腔内场强的敏感和变化程度● ● nullπ模 nullπ/2模 null一个稳定模式存在的标准 π模 π/2模 null双周期谐振双周期谐振激发腔耦合腔null耦合结构耦合结构盘圈耦合轴耦合环耦合边耦合null谐振腔耦合方式与结构null耦合孔磁耦合null耦合孔null激发腔耦合孔耦合腔nullnullnull主腔体形状的改进电流线路null渡越时间因子定义：带电粒子通过时变电场进行加速时，实际从电场中获得的能量，与在该电场持续峰值状态下加速过程中可能获得的极限能量的比值。它反映了荷电粒子在时变电场峰值附近渡越加速段与时间相关情况。
理想情况：接近1null鼻锥状null无鼻锥状渡越因子满足null假设鼻锥结构中有效加速长度只有L/2,则渡越因子满足相运动特点相运动特点null解决
方法
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1 阿尔法瑞兹法，用钨网膜放置于漂移管入口，改变电场分布，有利于聚焦；
2 漂移管中放置四极透镜横向散焦问题：
当非同步粒子加速相位（速度相位）为负时，即它们进入加速电场时，受时间散焦区的影响，产生横向散焦作用nullnull纵向运动方程能量路程null横向动力学横向动力学存在径向电场Er和幅向磁场Bθ，满足：nullnullZrmax驻波加速器性能与特点驻波加速器性能与特点1 阿尔伐瑞兹型只能加速一选定离子，如质子或氘核，不适合电子；双周期型可加速离子和电子
2 能量属于中低能范围，原理上能量不可调
3 由于直线加速，引出效率相当高，脉冲电流可达毫安级
4 一般作为高能同步加速器的预加速器
2 行波直线加速器2 行波直线加速器行波 模，其中右上角0
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
示圆波导，右下角0表示电场沿幅向均匀无变化，1表示沿半径方向的波节数目null轴心处沿轴向电场峰值轴向单位距离上波导的相移行波波导波长径向单位距离上波导的相移null 为零阶贝赛尔函数x2.40510波导内半径null坡印亭矢量，即电磁波能流密度矢量真空导磁系数行波速度与能量传播同向，均为轴向
同步加速要求同步加速要求nullnullnullL方向上的波数，即单位距离的相移nullθkkckzλ/4null频率越高，θ越小，频率足够高时（理想状态），满足θ＝π/2时，波导无轴向传播，此时频率定义为截止频率慢波原理慢波原理线间距线半径如输电线路过长，可将线路视为负载。
如50Hz交流电的波长达6000kmnullnullnull延迟线慢波盘荷慢波盘荷慢波tD2b2aLC盘荷等效电路b增加，则L增大；
a减小，则C变大；
调整a，b使得行波相速等于同步粒子速度，可低于光速慢波边界条件慢波边界条件对于光滑波导，满足为了慢波以加速电子，则有nullx1121.2662.280零阶虚贝赛尔函数x2.40510 恒不为零，即没有Ez等于零的情况出现零阶贝赛尔函数nulltD2b2a盘荷波导皱褶深度λ/4线电场波节在短路端，如距开路端不足λ/4长，则开路端场强将低于峰值。盘荷波导皱褶深度好比λ/4线短路端到开路端之距，可调节Kc值，从而改变行波轴向速度null2b2a盘荷尺寸效应盘荷尺寸效应1 盘荷b增大，a减小，等效于电感和电容增大，实现慢波（相速度）；尺寸上讲，加深了波导皱褶，也将降低波导相速度；
2 盘荷间距D值取决于工作模式。一般对于π/2模，取为λg/4；
3 盘荷厚度t取决于机械加工强度，一般在5mm左右
能量调频方式能量调频方式盘荷尺寸(a和b)虽然一般固定不变，但当增大微波频率时，对该盘荷来说，皱褶深度相对增大，导致相速度减小。故一般采用微波调频的方式来改变相速度，从而调节最终粒子加速能量
相运动特点相运动特点nullnullnullnullnullnullnull在粒子加速到接近光速前，实现非同步粒子的快速相会聚nullnull横向聚焦与纵向聚束的矛盾径向合力1 行波电场的径向散焦力
2 行波磁场的径向聚焦力
3 粒子静电斥力
4 同向电流吸引力
径向合力null行波加速器性能与特点行波加速器性能与特点1 盘荷波导适用于加速电子
2 能量较高，最高达22GeV，通过微波调频可调能量
3 由于直线加速，引出效率相当高，脉冲电流可达毫安级
4 可用作高能同步加速器的预加速器
浙公网安备 33021202002483