CN106851959B - 非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于加速器领域。为解决现有非均匀盘荷波导加速结构调谐方法存在的加工和调谐工作量大等问题，本发明提供了一种非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法。该方法包括以下步骤：(一)组成腔链；(二)将两活塞探针置入腔链；(三)测量2π/3模式的频率，获得一个修正参数；(四)对加速腔进行修正；(五)将修正好的加速腔装回腔链；(六)测量2π/3模式的频率，获得另一个修正参数；(七)对另一加速腔进行修正；(八)以此类推，完成各加速腔的修正，完成调谐。本发明的调谐方法由于调谐过程中无需加工和使用模型腔，利用原有加速腔即可完成调谐，因此具有调谐工作量小，调谐效率高，操作简单，节省材料和成本等优点。

Description

非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法
技术领域
本发明属于加速器领域，特别涉及非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法。
背景技术
所谓盘荷波导，即为在光滑的圆波导内周期性地放置带孔的金属圆盘膜片，这些圆盘膜片可以看成集中参量的电抗性元件，它们起着对波导结构加负荷的作用。当微波在这种具有皱折边界的波导内传播时，其相速度可以小于光速，因此可以通过调节盘荷波导的尺寸来控制微波在其内部通过的相速度。
在加速器的行波加速段，为了提高电子的俘获效率，加速管的前端通常设有一段非均匀的盘荷波导加速结构，其各加速腔尺寸有所不同，该段通常被称为聚束段。当加速器工作时，电子束从电子枪发射并进入加速管聚束段，经过一定的加速和相会聚后进入均匀的盘荷波导加速结构。均匀盘荷波导加速结构的每个加速腔尺寸相同，该段通常被称为光速段。
实际上，电子束在加速管内的加速是由微波加速场驱动的，因此若要实现电子束的加速，就需要让微波进入加速管内建立满足要求的加速场。而微波能够进入加速管内部建立加速场的前提条件则是微波与加速管腔体发生谐振，这就要求在加速管制作过程中对包括非均匀盘荷波导加速结构和均匀盘荷波导加速结构在内的盘荷波导加速结构进行调谐。
目前，对于盘荷波导的调谐主要采用活塞探针法(参见附图1)。采用该方法对均匀盘荷波导加速结构进行调谐，其操作非常方便；但在调谐非均匀盘荷波导加速结构时，则必须加工若干模型腔，涉及的机械加工量很大，并且在非均匀盘荷波导加速结构的设计发生改变时，还需要重新加工模型腔，因此操作非常不便，耗时耗力。
例如，陈怀璧等针对于非均匀盘荷波导加速结构的调谐具体给出了一种模型腔加工方法(参见“9MeV行波电子直线加速器加速管微波测试及调整”，陈怀璧等，原子能科学技术，第34卷第2期，第136-141页，2000年)，该方法如下：首先，用变分法计算非均匀盘荷波导加速结构17个非均匀腔的色散，确定2π/3模频率为2856MHz时各腔对应的π/2模频率；然后，根据得到的π/2模频率加工模型腔，即对于每个非均匀腔，机加工4个与其等腔长D、等腔直径Φ2b、等变膜片孔径Φ2a的模型腔，使得调谐时非均匀腔所处边界状况与加速管中的实际边界相同，最后，逐腔进行调谐。实践证明，该方法确实存在加工和调谐工作量大，效率低等缺点，尤其是在非均匀腔链较长时；并且一旦改变非均匀腔链设计，就需要重新加工相应的模型腔，造成浪费。
发明内容
为解决现有非均匀盘荷波导加速结构调谐方法存在的加工和调谐工作量大等问题，本发明提供了一种非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法。该方法包括以下步骤：
(一)将待调谐的非均匀盘荷波导加速结构与已调谐好的均匀盘荷波导加速结构组成腔链；
(二)将两活塞探针分别由所述腔链的两端置入腔链内，并使两活塞平面处于腔中心平面，且两活塞探针之间间隔两个相邻的完整加速腔，所述两个相邻的完整加速腔分别为待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔和已调谐好的均匀盘荷波导加速结构的第一个加速腔；
(三)测量2π/3模式的频率，根据该测量结果以及已调谐好的均匀盘荷波导加速结构的第一个加速腔的参数，获得待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔的修正参数；
(四)根据步骤(三)所述修正参数对待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔进行修正；
(五)将上述修正好的最后一个加速腔装回所述腔链，移动所述两活塞探针，并使两活塞探针之间仍然间隔两个相邻的完整加速腔，此时的两个相邻的完整加速腔变为待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔和倒数第二个加速腔；
(六)测量2π/3模式的频率，根据该测量结果以及修正好的最后一个加速腔的参数，获得待调谐的非均匀盘荷波导加速结构倒数第二个加速腔的修正参数；
(七)根据步骤(六)所述修正参数对待调谐的非均匀盘荷波导加速结构倒数第二个加速腔进行修正；
(八)以此类推，依次完成待调谐的非均匀盘荷波导加速结构的倒数第三个加速腔、倒数第四个加速腔……直至第一个加速腔的修正，完成待调谐的非均匀盘荷波导加速结构的调谐。
在本发明的非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法中，2π/3模式的频率由两活塞探针之间的两个整腔决定，因此通过一个已调谐好的加速腔与一个未调谐的非均匀盘荷波导加速结构加速腔组成一个腔段，测量其2π/3模式频率，根据测量结果即可获得未调谐的加速腔的参数，并对其进行修正。然后，继续采用上述方式和修正好的加速腔对相邻的下一个未调谐的加速腔进行修正，以此类推，即可完成整个待调谐的非均匀盘荷波导加速结构的调谐。
采用上述调谐方法，可以避免使用模型腔。例如：采用现有方法对由10个加速腔构成的非均匀盘荷波导加速结构进行调谐，需要额外加工40个模型腔；而采用本发明的调谐方法仅需使用原有的10个加速腔即可，无需加工模型腔。
综上所述，本发明的非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法由于调谐过程中无需加工和使用模型腔，利用原有加速腔即可完成调谐，因此具有调谐工作量小，调谐效率高，操作简单，节省材料和成本等优点。
附图说明
图1现有活塞探针法示意图。
图2本发明的非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法示意图。
附图标记：11.腔链，12.活塞探针，13.网络分析仪，21.腔链，22.活塞探针。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例
采用本发明的非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法对某非均匀盘荷波导加速结构进行调谐(参见附图2)，其主要步骤如下：
(一)将已调谐好的均匀盘荷波导加速结构(由附图2中A1、A2、A3等加速腔构成)与待调谐非均匀盘荷波导加速结构(由附图2中B1…Bn等加速腔构成)组成腔链21；
(二)将两活塞探针22置于附图2所示位置；
(三)测量由Bn-1、Bn、A1和A2组成的短腔链的2π/3模式的频率，由于该2π/3模式的频率由中间两个整腔(即Bn和A1)决定，而A1已调谐好，故只需修正Bn即可；
(四)修正Bn使所测量的2π/3频率达到目标值；
(五)将两活塞探针22均向左移动一个腔，就可以修正Bn-1；
(六)以此类推，逐腔修正即可完成该非均匀盘荷波导加速结构的调谐。

Claims (1)

1.一种非均匀盘荷波导加速结构的调谐方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(一)将待调谐的非均匀盘荷波导加速结构与已调谐好的均匀盘荷波导加速结构组成腔链；
(二)将两活塞探针分别由所述腔链的两端置入腔链内，并使两活塞平面处于腔中心平面，且两活塞探针之间间隔两个相邻的完整加速腔，所述两个相邻的完整加速腔分别为待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔和已调谐好的均匀盘荷波导加速结构的第一个加速腔；
(三)测量2π/3模式的频率，根据该测量结果以及已调谐好的均匀盘荷波导加速结构的第一个加速腔的参数，获得待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔的修正参数；
(四)根据步骤(三)所述修正参数对待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔进行修正；
(五)将上述修正好的最后一个加速腔装回所述腔链，移动所述两活塞探针，并使两活塞探针之间仍然间隔两个相邻的完整加速腔，此时的两个相邻的完整加速腔变为待调谐的非均匀盘荷波导加速结构最后一个加速腔和倒数第二个加速腔；
(六)测量2π/3模式的频率，根据该测量结果以及修正好的最后一个加速腔的参数，获得待调谐的非均匀盘荷波导加速结构倒数第二个加速腔的修正参数；
(七)根据步骤(六)所述修正参数对待调谐的非均匀盘荷波导加速结构倒数第二个加速腔进行修正；
(八)以此类推，依次完成待调谐的非均匀盘荷波导加速结构的倒数第三个加速腔、倒数第四个加速腔……直至第一个加速腔的修正，完成待调谐的非均匀盘荷波导加速结构的调谐。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108322992B (zh) * 2018-01-24 2024-03-22 中国原子能科学研究院 射频加速管微波参数调节装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102771196A (zh) * 2010-02-24 2012-11-07 西门子公司 高频谐振器腔和加速器
CN105244247A (zh) * 2015-11-04 2016-01-13 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种可调慢波结构微波器件装置
CN205122739U (zh) * 2015-11-04 2016-03-30 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种中心孔盘荷波导周期均匀可调装置
CN206061266U (zh) * 2016-09-26 2017-03-29 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种回旋加速器谐振腔的自动调谐装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102771196A (zh) * 2010-02-24 2012-11-07 西门子公司 高频谐振器腔和加速器
CN105244247A (zh) * 2015-11-04 2016-01-13 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种可调慢波结构微波器件装置
CN205122739U (zh) * 2015-11-04 2016-03-30 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种中心孔盘荷波导周期均匀可调装置
CN206061266U (zh) * 2016-09-26 2017-03-29 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种回旋加速器谐振腔的自动调谐装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
9MeV行波电子直线加速器加速管微波测试及调整;陈怀壁等;《原子能科学技术》;20000331;第34卷(第2期);第136-141页 *
A Calculation M ethod for RF Couplers Design Based on Num erical Simulation by M icrowave Studio;WANG Rong et al.;《高能物理与核物理》;20060630;第30卷(第6期);第566-570页 *
盘荷波导行波电子直线加速结构功率效率的优化;杨京鹤等;《原子能科学技术》;20141030;第48卷;第696-699页 *
非均匀行波加速管的调谐方法研究;宫存溃;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20130616(第07期);I135-21 *

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