x波段介质-金属膜片混合加载行波加速结构的计算和部分实验研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文X波段介质-金属膜片混合加载行波加速结构的计算和部分实验研究姓名：林辉申请学位级别：硕士专业：核技术及应用指导教师：吴丛凤20060501摘要摘要本文对X一波段介质一金属膜片混合加载加速结构进行了理论与实验研究。首先，采用MAFIA程序模拟了该种新加速结构的特性参数与结构尺寸及介电常数的关系，以及频率与尺寸和介电常数的微小变化的关系，为工程设计提供了依据。并利用MAFIA计算了该种新加速结构的色散曲线。其次，研制了该种新加速结构的模型腔，并且对模型腔进行了实验研究，得到了有价值的实验数据，结果表明，实验数据与理论计算的色散曲线吻合的很好。然后，采用M

2、icrowaveStudio程序对该种新加速结构的耦合结构进行了理论研究，并根据实际条件研制其中一种耦合结构，并对其进行了初步实验研究。最后，对该种新加速结构的尾场进行了初步的数值计算，对前三个偶极模进行了理论研究，并与通常的盘荷波导加速结构相比较，结构表明该种新加速结构的偶极模的r和Q的比值比盘荷波导低，也就是更好的抑制了高次偶极模。本文的研究为进一步设计x波段介质一金属膜片混合加载加速结构奠定了基础。关键词：介质一金属膜片混合加载高梯度峰值表面电场偶极模模型腔耦合结构本论文由国家自然科学基金(批准号：10375060)和中国科学院创新课题支持。Abstractnletheo

3、reticalandexperimentalinvestigationsfortheX．bandff-9．37GHz)hybriddielectric．-iris．．10adedtravelingacceleratingstructurehasbeenanalysedinthethesis．First,MAFIAcodehasbeenusedtosimulatetheRFpropertiesversusthegeometricparametersanddielectricpermittivity．TheseresultsCanbereferedtomanufacturetheX

4、—band(f=-9．37GHz)hybriddielectric—iris—loadedtravelingacceleratingstructure．Second．Somemodelcavitieshavebeendevelopedandmeasured．Theexperimentalinvestigationsshowthattheresultsarenearlyagreementwiththetheorydesign．Three．threeRFcouplershavebeensimulatedbyMicrowaveStudio，andoneofthemhasbeendev

5、elopedandmeasured．Someresultshavebeenobtained．Last，thewakefieldofthenewacceleratingstructurehasbeencalculatedbyMAFIAcode．Thedipolemodeshavebeenanalysed．Thetheoreticalresuksshowthatther／Ovaluesofdipolemodesforthenewacceleratingstructurearelowerthanthosefortheiris—loadacceleratingstructure，whi

6、chshowstheeffectofdipolemodescanbereducedinthenewacceleratingstructure．TheseresultsCanbereferedtodeveloptheX．bandff=-9．370H曲hybriddielectric—iris．10adedtravelingacceleratingstructureinthefuture．Keywords：I-]【ybriddielectric—iris—loadedtravelingacceleratingstructure；Highgradient；Peaksurfaceele

7、ctricfield；Dipolemodes；Modelcavities；RFcouplers．第一章引言高能物理的发展，新一代同步辐射装置性能要求的提高，特别是八十年代中期以来国际上出现的大型能量为0．8TeV的直线对撞机方案和自由电子激光的发展都对电子直线加速器提出了更高的要求；此外，小型直线加速器越来越广泛地用于工业和医疗领域。为了满足以上要求，必须深入研究直线加速器的加速结构，其中提高加速结构的加速梯度，是近十几年来很重要的研究课题之一。§1．1直线加速器加速结构的研究现状常用的加速