加速器高频d电路q值的计算与测量

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1、!第"#卷!第"$期强激光与粒子束%&’("#，)&("$!!$**+年"$月,-.,/0123456235)7/538-942:25;67<=(，$**+!文章编号：!"**">?@$$（$**+）"$>"AA@>*+!加速器高频!电路!值的计算与测量"$$""王贤武，!郝晓弘，!张维玲，!苏学明，!文良华（""中国科学院近代物理研究所，甘肃兰州#@****；!$"兰州理工大学电信学院，甘肃兰州#@**+*）!!摘!要：!介绍了回旋加速器高频单7型盒7电路!值的计算与测量方法。重点对!值的理论计算进行推导，并对计算原理

2、进行说明。然后对计算结果和测量结果进行比较。得出的计算和测量结果基本吻合。误差产生的主要原因是计算过程中的近似和短路片接触电阻的取值，其中短路片接触电阻是一个重要因素，在设计腔体时应引起足够的重视。!!关键词：!7电路；!!值；!短路片；!传输线!!中图分类号：!84+*@!!!!文献标识码：!5!!兰州重离子加速器注入器（6B9）高频系统是离子加速的能量提供系统。加速器高频加速电压的建立必须在高频腔谐振的模式下实现。6B9高频腔是单7型盒7电路，但谐振回路可以由集总参数原件———电感线圈、电容器组成，也可以是分布参数电

3、路（如终端短路的传输线）。品质因数!是谐振回路的重要参数，每个谐振回路可以用谐振频率"*和品质因数!来表示它的特性。!!回旋加速器的谐振回路———7电路，是分布参数的谐振回路，按性质它是终端短路的!C?传输线，在谐振时可形成驻波。由7盒和共振线组成的7电路，相当于电感（加上电阻）和电容并联谐振电路，也存在固有谐振频率和品质因数。!!单7型盒7电路和终端短路的!C?传输线的区别在于：7电路由几个部分组成，各部分的结构形状和波阻抗不一样。由于这样，7电路的总长度不为!#?（小于!#?），其上的电流不按正弦、余弦规律变化。终端

4、短路的!C?传输线的情况是大家熟悉的，波阻抗处处相同，长度正好是!C?（谐振时），其上的电压电流基本上是正弦和余弦规律变化。开路端为电压的波幅，电流的波节；短路端为电流的波幅，电压的波节。!!7电路上的电压和电流分布，有的区段变化平缓而有的区段变化剧烈，这些规律可以用计算方法近似求出，电压的分布还可以用实验的方法测量。!!这里就有关7电路!值的计算和测量方法作如下分析。#$!值的计算方法!!一个谐振回路的!值可以用这个电路的无功功率和有功功率之比来表示。7电路的!值也可以通过分别计算出无功功率$D和有功功率$E而获得。现

5、以单7盒、单共振线7电路为例，说明计算!值的公式和步骤。!!单7型盒、单共振线的结构形状如图"所示。由此可见，在7盒区和过渡区内，横截面的几何尺寸都随着轴向位置而变化，这对计算是不方便的。因此，在计算前要做一些等效。将7盒区，第一、第二过渡区的不规BFG("!6=HLHEN’FM<图"!单7型盒共振线的结构示意图!收稿日期：$**+>*@>*"；!!修订日期：$**+>"*>*A基金项目：兰州重离子加速器国家实验室资助课题作者简介：王贤武（"PQ+—），男，硕士生，从事

6、加速器高频技术及控制技术研究；2>IEF’：1EMGRSTFIN=EL(E=(=M。"<

7、导管的波阻抗计算公式为"<<&&"$;%%（!）（"）!’(!)*(+),(-式中：*，+，,，-为同轴矩形波导截面的尺寸（如图&所示）；!’(!为修正项，它与*，+，,，-的大小有关，可查表求出。用’()*&%+34)(-9:(4,01.2-(34351(4)0.#617,8./.134,4-60(4.公式（"）可计算出#盒区和两过度区的波阻抗。图&%单#型共振线#型盒的横截面图［#］!*#"同轴线的波阻抗%%同轴线的波阻抗计算公式为..$)%"&<0)%=;04，%（单位!）（!）//式中：.为外导体的内直径；/为内

8、导体外直径。用公式（!）可计算出共振线区的波阻抗。!*$"理想传输线的输入阻抗%%理想传输线的输入阻抗计算公式为$>)($;-,4"0$(4%$;（&）$;)($>-,4"0式中：$;，0分!表示传输线的波阻抗和长度；$>表示传输线末端所接入的复数阻抗；"是与频率有关的相移常数（"?#(’）。%%在（&）式中，当$>