硕士论文-C-ADS MEBT2物理设计
文献类型：学位论文
| 作者 | 郭臻 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2013 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 唐靖宇 |
| 关键词 | 加速器驱动次临界系统 中能传输线二 空间电荷效应 消色散传输 束流准直 |
| 学位专业 | 粒子物理与原子核物理 |
| 中文摘要 | C-ADS（中国加速器驱动次临界系统）中的直线加速器由两个平行的互为热备份的注入器和一个主加速器组成，中能传输线二（MEBT2）的作用是将两个注入器的束流引导和匹配至主加速器。考虑到能量为10MeV、流强为10 mA的质子束流具有很强的空间电荷效应，以及较长的传输距离所导致的较强的散束效应，在设计MEBT2时需要严格控制束流丢失和发射度的增长。在将注入器的束流传输至主加速器的过程中，束流还需要经过一个偏转段，MEBT2中要考虑束流偏转过程中色散引入的水平方向-纵向耦合作用，这些都使得该段输运线的物理设计具有很大的难度，且国际上基本上没有可以参照的设计方案。经研究发现，如果不在MEBT2的偏转段（色散段）放置聚束腔，将很难控制束流纵向的相宽，很难得到满意的纵向匹配结果，但在色散段引入聚束腔会造成消色散设计的困难。通过对传输矩阵的一些理论分析和计算，发现当放置两个电压相同的聚束腔在色散段时，只要保证两个腔的电压和它们之间的距离满足一定的反比关系，就可以消除由于腔的存在导致的偏转段的纵向和横向耦合，并且会将原来的反对称消色散转变成对称消色散。这一结论可以进一步推广到偏转段放置多个聚束腔的情况。本论文在理论分析的基础上，结合软件模拟结果给出了C-ADS直线加速器的MEBT2的一个物理设计方案。在此方案中，偏转方向相反的两块二极磁铁偏转角度均为20°，偏转段中利用6块近似于均匀放置的四极磁铁进行横向聚焦，利用4个有效腔压为145 kV的常温聚束腔进行纵向聚束，为了较好地与主加速器段衔接和考虑到元件的失效补偿，在MEBT2公共直线段上采用了3个四极磁铁、2个超导螺线管和2个超导腔，另有2个超导腔作为备份。对于如何在MEBT2中进行束流准直以及准直的效果，本文也进行了一定分析，从模拟结果来看为了防止可能出现的主加速器中的粒子丢失，在MEBT2中有必要对束流进行适当的横向准直，且在模拟中横向准直效果良好，但纵向准直效率较低，待进一步改善设计。作为本科科研工作的继续，本论文研究工作也包括了一种新型的简化高阶场磁铁的理论研究，该类磁铁在打靶束斑均匀化等方面有很好的潜在应用价值。研究结果放在附录A中。 关键词：C-ADS，MEBT2，空间电荷效应，消色散传输，束流准直 |
| 学科主题 | 粒子物理与原子核物理 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210008]  |
| 专题 | 加速器中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭臻. 硕士论文-C-ADS MEBT2物理设计[D]. 北京. 中国科学院大学. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：高能物理研究所
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