直线加速器物理-4(分析“加速”文档)共47张课件.pptx

直线加速器物理-4;3.1渡越时间因子和等效分路阻抗;加速粒子在加速间隙中的速度变化很小，可以被忽略，则有;渡越时间因子是由于粒子通过加速间隙的过程中，高频相位发生改变，而对粒子的能量增益进行的修正，显然T?1。;有效分路阻抗：;质子直线加速器常用的加速结构

Energy?=v/cStructure

0.045--3.0MeV0.01--0.08RFQ

(Radio-FrequencyQuadruple)

3.0--100MeV0.08--0.43DTL

(Drift-TubeLinac)

100--1000MeV0.43--0.875CCL

(Coupled-CavityLinac);不同加速结构对应的应用范围和加速效率;3.2稳定的驻波加速结构;为简化对单周期加速单元链特性研究，通常采用等效电路的方法。;每个加速单元可以采用等效的谐振回路来进行描述，单元链之间场的耦合，用相邻谐振电路间的耦合来模拟。;利用单元链的周期特性，可得方程组的解为;如果单元链由N＋1个单元组成，则只能激励起N+1个共振频率。;通带内任意两个相邻模的间隔，是随模数变化的，如0模,?模和?/2模与最邻近的模的间隔分别为：;可以得到每个模的群速：;不同模的比较;3.2.2双周期单元链的特性;3.3高频四极透镜加速结构（RFQ－RadioFrequencyQuadrupole）;纵向加速和聚束;RFQ近轴区的电势为：;;利用势函数，可以得到各方向的场分量：

对于粒子的低速情况电场力与粒子速度无关，但磁场力与速度成正比，因此采用磁场聚焦需要极高磁场，变的困难。

NeutrinotoKamiokande

43DTL

SDTL150MeV324MHz

MaterialsandLifeScience

对于粒子的低速情况电场力与粒子速度无关，但磁场力与速度成正比，因此采用磁场聚焦需要极高磁场，变的困难。

对于粒子的低速情况电场力与粒子速度无关，但磁场力与速度成正比，因此采用磁场聚焦需要极高磁场，变的困难。

1单周期加速单元链的特性

电耦合单元链的一个单元

RFQ近轴区的电势为：

Energy?=v/cStructure

与核反应堆中子源相比，散裂中子源具有许多独特性能：;RFQ加速器的特点;DESY–RFQ-1;四杆型（Four–Rod）RFQ;Four–VaneRFQatIHEP

(3.5MeV);漂移管型直线加速器（DTL－DriftTubeLinac）;随着束流能量的增长，加速间隙增加，渡越时间因子和加速效率降低，为保持加速器的高效率，通常DTL的最高加速能量在100～150MeV。

稳定性：采用0模结构的DTL结构，因为群速度为零，腔的工作稳定性较差，容易激发其它接近频率的谐振模式，人们发现在腔内增加一些杆耦合器就可以大大提高其稳定性，而周期性的杆耦合器与腔本身就形成了双周期单元链。这些耦合杆有时也用于调整纵向场的分布。;;漂移管铁芯和线圈;Beijing35MeVProtonLinac（BPL）;Beijing35MeVProtonLinac; DTL的进一步发展

随着能量的提高，漂移管越来越长，DTL的分路阻抗下降，加速效率降低。

现代加速器设计追求更高的加速效率，将已从普通DTL进行初步加速后、但不利于采用CCL加速结构的能区采用一种变种的DTL加速结构，常用的有SDTL和CCDTL。

SDTL：即分离的DTL将聚焦透镜从漂移管中移出，放在两个腔之间，从而减小漂移管的尺寸以提高分路阻抗。

CCDTL：CCDTL是一种DTL和CCL的混合型结构（1994年），它将聚焦透镜移出漂移管，在与普通DTL差不多的分路阻抗的情况下明显改善了聚焦