DB34∕T 3240-2018 超导回旋加速器 谐振腔电压分布测试方法.pdf

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1、ICS27.120.99F91DB34安徽省地方标准DB34/T3240—2018超导回旋加速器谐振腔电压分布测试方法SuperconductingcyclotronTestmethodofvoltagedistributionforradiofrequencycavity2018-12-29发布2019-01-29实施安徽省市场监督管理局发布DB34/T3240—2018前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由合肥中科离子医学技术装备有限公司提出。本标准由安徽省超导回旋加速器标准化技

2、术委员会归口。本标准起草单位：合肥中科离子医学技术装备有限公司、中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院。本标准主要起草人：宋云涛、刘广、陈根、赵燕平、黄崑成、张鑫、陈永华、杨庆喜。IDB34/T3240—2018超导回旋加速器谐振腔电压分布测试方法1范围本标准规定超导回旋加速器谐振腔电压分布测试方法的术语和定义、方法原理、测试设备、测试要求、测试步骤、数据处理、测试报告。本标准适用于超导回旋加速器谐振腔电压分布的测试。2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1特性阻抗characteri

3、sticimpedance射频传输线中影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，数值上等于各处的电压与电流的比值。2.2阻抗匹配impedancematching信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同的状态，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同的状态。2.3微波网络microwavenetwork电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路。2.4散射参数Sparameter建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号

4、来描述微波电路。2.5谐振腔resonantcavity在射频波段能够提供加速粒子所需电场的封闭空腔。2.6D形结构板Dee谐振腔中平面处的D形结构板块，主要用于产生加速电压。1DB34/T3240—20183方法原理根据谐振腔并联分路阻抗测试理论，谐振腔可作为微波二端口网络进行处理，根据传输矩阵原理及互易调件，分析了探针直接测量、探针并联特性阻抗电阻测量这两种情况的原理，并分别计算出下腔体并联分路阻抗与传输系数的关系式。见附录A公式（A.24）和（A.30）。谐振腔电压分布测试原理的公式推导见附录A。4测

5、试设备测试设备包括：a)矢量网络分析仪及标准校准器件，矢量网络分析仪宜为2端口或4端口，本地噪声小于-100dbm；b)N型接头、阻抗匹配的同轴线缆；c)探针、无感电阻，探针直径宜为4mm～8mm，无感电阻的阻抗为特性阻抗，一般为50Ω。5测试要求测试要求包括：a)测试环境温度应为10℃～35℃，空气湿度应为40％～60％；b)谐振腔外壳及矢量网络分析仪都需接地保护；c)绝缘要求：工装条的材质表面电阻率应大于104MΩ。6测试步骤6.1以腔体中心点为圆点以孔距15mm～30mm取若干等距的测量点，如图1所示

6、。6.2制备工装条，依照测量点在工装条上开孔，开孔直径应大于探针直径3mm～5mm。工装条应贴合谐振腔Dee上下间隙。图1测量点分布示意图6.3打开矢量网络分析仪，以腔体谐振频率为中心频率，频宽宜设置为20MHz～50MHz，校准矢量网络分析仪。6.4将矢量网络分析仪1端口接入谐振腔耦合馈口，调节谐振腔的调谐结构使其达到谐振频率，再调节腔体耦合结构使其达到临界阻抗匹配状态。2DB34/T3240—20186.5将矢量网络分析仪2端口连接探针。测量时探针穿过工装条的测量孔，探针顶端接触Dee边缘，待矢量网络分

7、析的正向传输系数（S21）稳定后记录。如图2所示。6.6从谐振腔中心位置开始，沿着测量点依次向外测量Dee的S21数据。'6.7将无感电阻与探针并联（接地并联），重复步骤6.3~6.6进行测试。测量并记录一组新的S数据。21谐振腔工装条测量孔Dee耦合馈口腔体中心点探针同轴线缆1端口2端口矢量网络分析仪图2电压分布测试示意图7数据处理27.1根据附录A式（A.24）R4/ZS021，由S21数据计算出腔体并联分路阻抗。27.2根据附录A式（A.30）RZS02/1，由S21’数据计算出腔体并联分路阻抗。

8、7.3分别得到两种腔体并联分路阻抗分布（腔体并联分路阻抗与测量点位置关系）。7.4由电压与并联分路阻抗的关系：VP2R........................................(1)式中：P——腔体功率损耗，单位为瓦（W）；V——腔体Dee板某测量点处电压，单位为瓦（W）；R——并联分路阻抗，单位为欧姆（Ω）。'根据腔体功率损耗不变，依据并联分路阻抗Rp(Rp)的分布，计算出腔体电压分布。