hls储存环束流负载效应和高频系统相关问题的研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文HLS储存环束流负载效应和高频系统相关问题的研究姓名：黄贵荣申请学位级别：博士专业：核技术及应用指导教师：裴元吉20070501HIS储存环束流负载效应和高频系统相关蠲题的研究摘要本论文主要研究了HLS束流负载效应和嵩频系统的相关问题。对泵流负载效应盼基本理论进行了总结和改进。目前通常采用的分辑方法是Wilson等提密豹矢薰分解法，在赢角坐标系巾将发射祝露浆流在高频靛审建立的场进行分解，由此导出相关函数关系。这种方法的不足Z处是矢量分解后失去了与高频工程技术常用处理方法之间的关联。推导过程较为繁琐，袭达式笼较复杂，置显含箨鑫

2、变量，不黥藏接缮嚣与麓频运行参数懿关系。本文豹改进之处魑，完全从高频工程技术的角度分析束腕相互作用，基于束流的导纳等效，以嵩频系统运行中幅控环控制的腔压和频控环控制的等效失谐角(予失谐囊)菇及寒流流强终凳自交量，褥麓了发射瓿埝邂凄率秘嵩羰羟失港受与这些自变量之间的关系。推导过程比较简明，相关公式可以直接作为高频参数设雹的计算依据。并且这种推导方法使以下结论变褥非常明确，郫无论怎样设鼹高菝参数，要捷素滚离Robhlson不稳定淫透赛更逡，一定幕要发越凝羧窭簧多煞功率。HLs在200MeV{嫩入阶段最大的困难是注入腚压只能设凝在40---50kV左右，垂_

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4、：产生懿蠲鬈怒索滚受载效藏≤≥露严重，300mA滤强瓣应戆素浚受簸霆子y约为13，而目前绝大多数储存环运行在10以下。同时波入束的瞬态效应也很强，10mA的注入束瞬态下在高频腔中所建场接近发射机建场的一半。导致在毒滤强下紊滚琴稳定，表瑗为频繁部分捧寨甚至全部丢失。铮薅这秘静态和瞬态负载效应都很严熏的情况，依据理论计算和实验结栗，将予失谐角设置在450发密(其它储存坏通常为5．100)，使静态柬流远离Robinson不稳定性边赛，势为注入束馨秀怒够的稳定余爨。对幅控黟参数应该如键设置以适应纛寒流负载也进行了详细研究。通过魄较不同注入方式豹效果和糍控

5、环参数的测鬣，以及对瞬态过程的计算分析，证实了幅控环的增菔如果按照其它储存环上完全可行(衣HLSg∞MeV运荦亍阶段也没有闻题)的常规设置(终3潲)，褒注入过程率鲻摄得过高，辩注入瞬态静晦应会影嫡浆流稳定。困戤适当地降{氛了幅控环的增髓和带宽，减小环路在瞬态过程中对束流的冲击，同时兼顾800MeV供光阶段对腔压稳定豹要求。取褥了明显效果，淀入中高频系统可以承受较毒匏注入速率，束滚潜长稳定，簿乘魏象缀少发生。只要注入速褰能保持在1．SmAHLS储存环柬流负载效应和高频系统相关问题的研究以上，束流流强可以稳定而迅速地达到300mA以上，最高达到360mA。

6、为了对四极管发射机输出特性进行线性近似，引入了高阻电流源等效模型，得到了任意负载下的输出功率表达式。由于四极管发射机为非匹配源，以往在研究它和高频腔直接相连的情况下与束流的相互作用时，一般只进行定性分析。而该模型则可以给出更详细的描述。利用功率表达式计算了当四极管发射机与高频腔直接相连时，传输线长度对束腔相互作用稳定性的影响，其结论与相关实验一致。研制了高频联锁保护系统，该系统对高频腔真空变差、腔过功率、腔馈入点超温、环行器缺水等故障进行联锁保护。并实现了对环行器打火的快速保护，保证了环行器的运行安全。利用高性能仪器，构建了新的高频剔除(RFKO)系统

7、，获得了最高流强18mA的单束团以及其它不均匀填充模式(例如3串6束团)。研究了HLS的单束团振荡现象，以及在多束团运行方式下单束团振荡与多束团集体不稳定的关系。研究了高频加速场幅相调制对束流寿命增长的作用。结果表明采用调制频率接近同步振荡频率．正的高频幅度调制，可以提高束流寿命。同时观察到束流频谱中高次分量的降低，这有利于抑制多束团耦合不稳定性。提出了一种新的柬流负载效应补偿模式一调频，并进行了原理性实验。与当前采用的调谐运行方式相比，调频方式具有纯电路化，响应速度快，可以构建快速反馈环路等优点。关键词：束流负载效应，Robinson不稳定性，柬腔相

8、互作用，高频环路，四极管发射机，环行器，单束团，高频调制。HLS储存环柬流受载效应耜高频系统相关翘题的研究AbstractTheadmittancemethodisdevelopedtoanalyzethebeam-eavltyinteraction．TheRFcurrentinducedinthecavitybythebeamisequivalenttoadmittance．Therelationalfunetiomareexpressedinmicrowavetransmission-lineequation,whichindependentvar

9、iablesaretheRFparameterssetbytheALCloop(cavityv