RFQ 是 1969 年由前苏联科学家提出来的一种低能直线加速器，特别适合用
于加速低能离子，可以直接加速从离子源引出的直流束。本论文的主要内容是对
三个不同项目的 RFQ 进行研究。这三个项目分别为空间环境地面模拟装置
（SESRI）、分离扇形回旋加速器直线注入器（SSC-LINAC）和兰州重离子装置主
环直线注入器（CSR-LINAC）。
SESRI 装置用于空间环境模拟，其加速器系统须提供从 H+到 209Bi32+之间的 各种离子束。为了降低研制风险，RFQ 将加速 H2+，并在 DTL1 下游对 H2+进行 剥离来提供 H+。该 RFQ 的工作频率为 108.48 MHz，可将 4 keV/u离子束加速到
300 keV/u。在 RFQ 束流动力学设计上，首次提出绝热成形和非绝热聚束的设计
方法，使得 RFQ 束流品质大大提高，特别是出口纵向 RMS 发射度大为减小。如
果采用经典的设计方法，RFQ 出口纵向 RMS 发射度为 14.4 keV/u·deg.，而利用
这种新的设计方法，其出口纵向 RMS 发射度仅 9.1 keV/u·deg.。同时还使得腔体
更为紧凑，腔体长度仅为 2.56 m，在总体上降低了造价，且束流传输效率达到了
99.8%。在考虑合理的加工安装误差和注入束流误差的情况下，其传输效率仍有
98%以上，束流横向发射度增长小于 30%。基于 SSC-LINAC RFQ 的研制经验，
该 RFQ 也采用了 λ/4 传输线型 RFQ，以降低研制风险。电磁设计的结果显示，
该 RFQ 的品质因子 Q0为 5870，腔体功耗为 98 kW，未经调谐的腔体谐振频率为
107.62 MHz，二极场和四极场不平整度分别达到了±1%和±3%，满足动力学要求。
为了补偿 CST 仿真误差、加工误差造成的频率偏差以及冷却水温度变化和腔体
功率变化造成的频率漂移，设计了调谐垫块和调谐杆。
对于 SSC-LINAC，主要进行了 RFQ 实验研究。该 RFQ 工作频率为 53.667
MHz，长度为 2.5 m，工作在 CW 模式。首次在 SSC-LINAC RFQ 上进行了低占
空比高脉冲功率实验，验证了脉冲 RFQ 设计的关键参数 Kp 值的取值范围，为
新的RFQ设计获得宝贵的第一手资料，为后续RFQ的设计提供实验依据。目前，
该 RFQ 的研制工作已基本完成。束流实验结果显示，其传输效率达到了 94%，
束流横向发射度增长小于 30%，能散（FWHM）约为 7.5%，从实验上验证了其
理论设计的可靠性。 对于 CSR-LINAC，其 RFQ 的初步设计已经完成。该 RFQ 工作频率为 108.48
MHz，可用于加速质荷比 3~7 的离子。其动力学设计采用了新四段式设计方法，
使得 RFQ 的长度为 3.07 m，传输效率达到 98 %。对该 RFQ 进行了注入束的误
差分析，给出了允许的注入束误差范围，证实了其理论设计上有足够的余量。在
CSR-LINAC RFQ 高频结构方面，国内首次采用了 IH 型腔体，这种腔体结构具
有较高的分路阻抗，能实现较高的加速效率。本文对该 RFQ 进行了初步的电磁 设计，并对场分布、Q0值、分路阻抗等高频特性参数进行了研究。