X波段盘圈加速结构(DAW)动力学问题的研究.pdfVIP

x波段盘圈加速结构(DAW)动力学问题研究 胡源、杜晓福、唐传祥、林郁正 (清华大学工程物理系，北京，100084) 摘 要 圈加速结构加速管整管的设计，主要包括了电子枪的设计以及加速管聚束段的设计等内容。 使用动力学计算模拟程序对加速管的加速过程进行了动力学模拟，对加速管输出束团的情况 以及电子枪阴极表面反轰情况进行了研究。 一、前言 结构具有加工简单，品质因数Q和有效分流阻抗高(s波段的DAW光速腔的分流阻抗可达 50％，一般轴耦合与边耦合加速结构的耦合系数仅为3～5％)．工作稳定，加工公差要求松．腔 链不用单腔调谐等优点。在x波段加速器中，加速腔尺寸较小，对加工精度敏感(频率对加 速腔内径灵敏度为O6MHz，um)。DAW加速结构由于腔间耦合系数大，对加工精度要求比较 的高效率使其能充分利用磁控管提供的功率。从而更能发挥它的特点。 Disk Il| 旦 7弋 IT| }一卜T 美国阿贡国家实验室AWA项目研究的电子注入器中。准备采用x波段DAW热阴极微波 电子枪，作为介质波导的预注入器。同时在SLAC的LC研究中．需要一种腔问耦合强，建场 时间短，分流阻抗离的驻波加速结构，DAW结构正好能满足其要求。 二、x波段热阴极徽波电子枪的设计 美国阿贡国家实验室在进行AwA项目的研究时，需要对其中的介质慢波加速结构进行实 验，选用DAW加速结构作为介质慢波加速结构的预注入器，即DLA预注入器，其结构如图 2所示。 ，耵一 DLA预注入器(DAW结构) 介质慢波加速结构 图2 DLA预注入器结构示意 该注入器的总体指标为： 电子能量 5MeV 束流脉冲宽度 10～100” 重复频率 5～10pps 柬团电荷 1pC RF频率 11．424GHz 该注入器在设计时采用LaBs热阴极微波电子枪．这种类型的阴极具有强而稳定的发射电 流，同时具有良好的热稳定性和化学稳定性．同时，这种阴极暴露在空气中一段时问后，再 次恢复工作时只需要在真空中短时间加热即可．使得加速系统的检修变得方便．电子枪阴极 直接放置在加速管内，依靠腔中的电磁场把电子从阴极表面拉出进行加速。 图3 DLA预注入器结构图 图4 DLA热阴极微波电子枪及聚柬段 结构图 在对DLA预注入器的聚柬段设计过程中，由予X波段腔体长度很小，使得聚束段中B值 较小的腔体鼻锥之间距离很短．难于加工。在设计中．对于B=O．3的腔体进行了特殊设计， 将腔体长度扩大到了原来的三倍，这样粒子在该腔体内整个运行过程中微波相位变化为3Ⅱ。 同时调整腔体中鼻锥的位置．让粒子刚好在合适加速的相位经过鼻锥间的部分．这样改变后， 腔体变得易于加工。 P■一 最后设计得到的聚柬段各腔中的p值如图5所示 “。半螺塔萎半斟 ，∞∞¨∞¨¨∞旺¨o 1 2 3 4 5 6 7 8 9