LANL建成800MeV质子直线加速器（边耦合加速腔）.ppt

* * * * * * * * B，四杆型RFQ结构 * * C,分离环结构 整体分离环RFQ结构 * * * * * * Beam pulse of negative positive ions * * * * 在2004年国际直线加速器会议上展览 * * 医用直线加速器注入器 * * 欢迎大家加入到加速器的研究队伍中来，为我国的加速器发展做出我们的贡献！ * * Chapter 8 RF Linear Accelerator ?8.1, 概述 1、 发展概述 1924 G.Ising invented electron linac with drift tubes and spark gap excitation. 直线加速器是一种利用高频电场加速沿着直线轨道运动的带电粒子的谐振加速结构。　　 * * 1928 Wideroe used a 1MHz,25kV rf source to accelerate potasium ions up to 50keV. 1931-1934, E.O.Lawrence,D.Sloan at U.C.Berkeley, Hg ions to 1.26MeV, 7MHz 1931-1935, K.Kington at GEC and L.Snoddy at U.Virginia, electrons from 28keV to 2.5MeV * * 1933, J.W.Beams, electron linear accelerator , Va=15kV, Traveling wave ,15tubes,W: 28keV to 90keV 1935, electron linear accelerator , Va=54kV, 6tubes, W:2.5MeV 第二次世界大战大大促进了射频技术的发展，特别是100-1000MHz 的几个兆瓦的三极管（triode)、四极管（tetrode)，以及电子直线加速器所需要的磁控管（Magnetron)，以及速调管（Klystron)也相应进入工业生产阶段。 1944，1945自动稳相原理 1945， Alvarez，LBL，32MeV Proton Linear accelerator, 200MHz, 1947建成，脉冲流强６０μＡ，平均流强０.3 μＡ * * 1974年德国建成一台全粒子直线加速器； 1960,ＢＮＬ and FERMI　采用Alvarez结构建成200MeV； 1972年，ＬＡＮＬ建成８００MeV质子直线加速器（边耦合加速腔）； * * * * 1972, Frankfurt University and Kalsruhe(卡尔斯鲁）建成超导柱状螺旋线结构，加速质子0.42MeV；美国ANL和纽约石溪分校建成超导分离环直线加速器ATLAS（22MeV)和SUNYLAC(20MV); 1970,卡普钦斯基和泰普里亚科夫提出ＲＦＱ加速结构；１９８０，LANL建成1.11m,D=15cm, 640keV,26mA, Proton,87%;1989年，美国阿里斯火箭运载ＲＦＱ火箭至太空，进行太空粒子束加速试验； 电子直线加速器在癌症治疗中发挥重要作用； 超导电子加速器 超导离子加速结构 ＩＨ加速结构 ＣＨ加速结构 * * 2、谐振加速条件 在回旋加速器中，粒子大部分时间在圆形 轨道上恒速运动，加速发生在间隙，其间粒 子历经的 变化很小 在直线加速器中，为实现高的平均加速梯 度，粒子要有较多的时间在RF电磁场中，此 时须满足三个条件： 1)谐振的实现； 2)加速的实现； 3)聚焦的实现(三个自由度) * * 1.谐振的实现 vph为波的相速 → 相位锁定 1）行波加速 保持 不变，持续加速，终端负载吸收剩 余功率 * * 2）驻波加速 可视为两列行波迭加，起加速作用的是正 向基波（ 最高），其它抵消掉 故行波加速和驻波加速可统一处理。 * * 2. 加速的实现 考虑用一平面电磁波加速相对论电子（β=1） 电磁波是横波，电场Ez = 0。粒子在横向被加 速，z 向vz不变无加速，故不能用自由空间中 的平面波。为实现加速，必须使波矢的方向与 粒子运动方向有一夹角。 3. 聚焦的实现 可以加速粒子的射频场在横向是散焦的，多数情况下要外加磁聚焦元件（四极透镜、螺线管透镜），也有用电聚焦的（RFQ） * * 2、两种加速方式 1）. 光走直线，电子轨道弯曲 即Inverse FEL（用激光电磁场加速） 短周期磁铁排列：wiggler/undulator FEL 示意图 * * 在洛