直线加速器耦合器的有关优化设计及热、结构分析.pdf

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1、中圈科誊敢求大李硕士学位论又直线加速器耦合器的有关优化设计及热、结构分析作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：袁文华核科学与技术吴丛凤副教授二。一五年十月UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforMaster’SDegreeTheOptimizationDesignofLINACCouplerandThermalandStructuralAnalysisAuthor’SName：speciality：Supervisor：Finishedtime：WenhuaYua

2、nNuclearScienceandTechnologyAssociateProf．Cong—fengWuOctober，2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：I盟签字日期：．如

3、j、¨≤。中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用

4、权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(——年)作者签名：盔塞玺签字日期：—竺』：!-!!多导师签名：签字日期：摘要耦合器是直线加速器中极其重要的组成部分，在传统的单边馈入耦合器中，由于耦合孔的存在，导致耦合腔中的场失去了对称性，由此影响束流的质量。本文利用CST设计并计算了s波段(2．856G

5、Hz)的单边耦合器，模拟计算结果得出耦合腔中电场二极和四极分量振幅的不称性分别为2．711％和1．583％，相位的偏差分别为0．26l。和0．15。。为了减弱或者消除场的不对称性，采用偏心圆法来优化耦合腔中的场振幅分布，最优化模拟的结果表明：当耦合腔向下移1．35mm时，耦合腔中的电场二极和四极分量振幅的不对称性分别为0．02％和0．267％，相位偏差分别为O．242。和0．142。，电场振幅的不对称性得到了有效的减弱。本课题组提出一种用于减弱耦合腔中场不对称性的方法：介质棒加载法，此种方法对于减弱耦合腔中电场二极和四极分量的振幅的不

6、对称性有很好的效果，其分别为一0．025％和0．0488％。相比偏心结构，这种新的方法对于减弱四极场振幅不对称性效果更好为了更深入的探索介质棒加载耦合器的实际应用问题，同时节约计算时间，选取了尺寸更为紧凑的X波段耦合器进行了较为全面的理论分析：即对偏心耦合器、双边对称耦合器、单边对称加载短路片耦合器和介质棒加载的耦合器分别做了优化设计，并分析和计算其耦合腔中的场不对称性。计算结果表明：上述耦合器都能降低二极场的不对称性，但是相比其它耦合器形式，只有加载三根介质棒的耦合器，四极场的不对称性能大大减弱，而该种耦合器结构形式较为简单。本文还

7、计算了该种新型耦合器结构的热性能，利用ANSYSWorkbench为几种耦合结构做热场和结构分析，模拟计算表明加载介质棒结构相比通常的单边耦合结构，热损耗增大1．4％(考虑了介质棒的损耗)，最大温度相差在0．3℃以内，而且最大方向性变形相差仅为1．2e．7m。总之，不会对耦合结构的热性能带来较大影响，而从实际应用来看，介质棒加载宜于加工，成本低。综上所述，加载介质棒耦合器有望应用于改善光源亮度和FEL中。关键词；耦合器，二极场，四极场，场不对称性，介质棒加载，热损耗AbstractThecouplerisallimportantcom

8、ponentinLinac．Thetraditionalsinglefeedcouplercausedeflectionanddegradationoftheelectronbeampropertiesduetotheasymmetryoftheelectromagneticfield．Inthispaper，thefieldasymmetriesofthesinglefeedcouplerisdesignedandcalculatedusingtheCSTMicrowavestudio．Simulationresultsshowth

9、atthecontributionofthedipoleandquadrupolecomponentoftheelectricfieldare2．71】％and1．583％respectively,andphasedev