X波段加速管加高阶模电场分布的测试.pdfVIP

维普资讯 第 25卷 第 2期 高 能 物 理 与 核 物 理 Vol25，No2 2001年 2月 HIGH ENERGY PHYSICS AND N．UCLEAR PHY SICS Feb ，2001 x波段加速管 中高阶模 电场分布的测试 肖利苓 梁字中 童德春 张化一 (清华大学工程物理系 北京 100084) 摘要 介绍 了一种用于测试 x 波段加速菅 中高阶模 电场分布的笼子式微扰体 的研制与标定 该微型扰动体通过专 门设计加工的固定装置，在尼龙线表面平 行沉积溅射数根金属丝膜制成．利用一标准圆柱腔，对笼子式扰 动体 的扰动 因 子进行 了定标 ，证实金属丝笼子式扰动体与同外形尺 寸的金属圆筒相 比，具有高 分辨率、高灵敏度 的优点 采用笼子式扰动体 测试 了一根长 30cII1的x 波段加 速管中TM ¨0模 的纵向电场分布 关键词 电子直线对撞机 高阶模 x波段加速结构 微扰体 徽扰法 1 引言 在高能强流电子直线加速器 中，高阶模对束流 品质的影 响越来越 引起人们 的重视 ． 尤其对于 TeV级的下一代 电子直线对撞机 (NLc)而言，为追求高加速梯度，主直线加速 结构工作在 x波段 ；为达到实验物理所需 的高亮度 ，采用了多束团工作方式，因而研究并 抑制 x波段 NLC加速管中的高阶模就显得更为迫切…．其 中对束团影响最大的是第一 双极子模 Ⅵ。 近年来 已发展了多种抑制高阶模尾场的加速结构 ，如阻尼结构、失谐结 构、阻尼失谐结构及扼流模结构等 同时发展了多种计算加速结构 中高 阶模尾势 的方 法．除此之外 ，因为加速结构中高阶模产生 的尾势与其 尺l／o成正比，而 尺l／o 由高阶模在 加速管中的纵向电场分布决定 ，所 以也寄希望于用实验方法测试加速结构中高阶模 的电 参量 ．本文拟研究 x波段加速管中高阶模纵 向电场分布的测试方法 Slater的谐振扰动法 是测试加速 管中电磁场分布的最基本方法 ：即在加速管 中插 人一个线度远小于波长 的微扰体 ，那么谐振频率将发生改变 ，其改变量与扰动点处 的电磁 场有关 与主模不同，在被测点高次模的场分量不止一个 ．有时要测的纵向电场分量与其 他 电、磁场分量相 比又较弱 ，这样就要求微扰体一方面有足够 的扰动量 ，使测量不被噪声 淹没 (高灵敏度)；另一方面又要求微扰体对其他场分量的扰 动尽 可能小 (高分辨率) 显 然，常规的金属针在高灵敏度和高分辨率两方面是相互矛盾 的 文献 [4]采用 A O 介质 2000—01—17收稿 *国家 自然科学基金资助(19w5u30) 16O— l66 维普资讯 第 2期 肖利苓等 ：X波段加速昔中高阶模 电场分布的测试 161 筒为微扰体 ，测试 s波段 36个腔失谐加速结构 中 TMⅢ模的纵向电场分量 介质扰动体 不对磁场产生影响 ，但需选择很细的介质筒 ，以减小其对横 向电场 的扰动 文献 【5J采 用不同形状的微扰体 ，如细金属丝 、金属小球及薄金属圆片等沿相 同路径分别扰动加速管 中高阶模 ，用多次测量结果联立方程组求解各测试点 的电磁场分量．采用该法测试 了 C 波段 28个腔失谐加速结构中TM1。模的纵向电场分量．该法对各微扰体的扰动因子要求 精确定标 ，还要保证每次测量 同步 ，这在 X波段实现更为 困难 ． 作者之一 曾于 1987年在 DESY提 出了金属丝笼子式扰动体 ．笼子上的细金属丝 只扰动 E 分量 ，而对 E ，E ，H影 响很小 ，因此其分辨率很好 ；当笼子上 的细金属丝密度 增加到一定程度后 ，其对 E 的扰动量可提 高到接近相 同外形尺寸的空心金属管的水平， 因而它兼具有高的分辨率及高的灵敏性．该种扰动体 已于 1987年及 1994年分别在 L波 段