中国材料辐照装置 CMIF 的直线加速器前端需要一台射频四极场加（RFQ）将10 mA氘离子束流从 20 keV/u加速到 1.5 MeV/u，达到超导段可以接收的能量，使束流能够在超导加速器段继续获得加速。本文主要包括该 RFQ 腔体的射频结构设计、冷测调谐、高功率锻炼和束流测试方面的工作。 本文首先基于束流动力学设计得到的电极参数利用有限元电磁模拟软件CST-Micro Wave Studio进行了腔体射频结构的设计、优化和模拟。该 RFQ腔体工作频率为162.5 MHz，极间电压 65 kV，长度为 5.25 m。腔体的射频结构类型为四翼型，这种腔体结构类型具有结构稳定、冷却方便、分路阻抗高的优点，普遍应用于高频、高功率、强流 RFQ 的设计中。在射频场的稳定方面，为克服加工误差引起的象限间场的不对称性，采用了 π 模稳定环路结构，使工作模式与其最邻近二极模的间隔达到了 17.66 MHz，使在现有加工精度下电场二极微扰成分能够被控制在束流动力学要求的范围内。 通过建立具有带调制电极的全长腔体射频结构模型，对腔体底切结构、腔体端板和腔体横向尺寸进行优化，使得腔体极间横向电场沿纵向的不平整度小于 2%。最终腔体频率模拟值为 162.459 MHz，腔体Q值为14148，腔体射频功率损耗为 109 kW。通过计算局部功率密度高点并与国际上已经运行的连续波 RFQ 进行对比，认为局部功密度极值的范围合理，处于较低水平，适合于连续波模式运行。 对于连续波运行的 RFQ，其难点在于腔体的冷却及热管理，需要对腔体的冷却方案进行多物理场模拟分析。利用有限元分析软件 ANSYS 进行了 RFQ 腔体结构的二维多物理场耦合模拟分析。通过对冷却水温度的参数扫描，得到了腔体无频率漂移的翼-壁冷却水温度组合，该温度组合呈线性关系，模拟结果与具有类似结构的ADS-RFQ 的实际运行数在此模拟结果的基础上，选取了一组与实际运行温度值相等的温度组合，并计算了该温度组合下的翼、壁水温-频率调谐系数。在真空状态下，高频腔体内表面由于发热、粒子轰击、电场作用等常引起电子发，在高频电磁场的作用下可能会产生电子发射倍增现象。该倍增现象会吸收腔体电磁场储能，对腔体高频功率系统造成波动，甚至导致腔体内电场击穿，引起射频功率反射保护下的高频功率切断。通过对腔体内部可能具备二次电子倍增条件的局部结构进行二次电子倍增模拟，得到了二次电子产额随腔体功率的变化关系，获得了可能发生二次电子倍增的功率点，为腔体高功率锻炼和在线运行提供借鉴。