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1.3 GHz 9-cell高性能超导腔高阶模耦合器电磁及热分析研究
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作者 王子晗 潘卫民 +5 位作者 米正辉 翟纪元 贺斐思 沙鹏 王光伟 刘铭 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期62-68,共7页
中国科学院高能物理研究所于2023年6月完成了高品质因数1.3 GHz超导加速模组研发,在国际上率先实现了中温退火高品质因数超导腔模组技术路线。模组中集成了八只经过中温退火工艺处理的1.3 GHz9-cell超导腔,在模组的测试过程中超导腔的... 中国科学院高能物理研究所于2023年6月完成了高品质因数1.3 GHz超导加速模组研发,在国际上率先实现了中温退火高品质因数超导腔模组技术路线。模组中集成了八只经过中温退火工艺处理的1.3 GHz9-cell超导腔,在模组的测试过程中超导腔的高阶模耦合器温升异常,导致超导腔无法在高梯度下稳定工作。通过HFSS软件和CST软件中的微波仿真模块对高阶模耦合器进行电磁分析,再通过理论和Ansys Workbench软件对高阶模耦合器进行热仿真分析,并结合模组的高功率实验,找到了超导腔性能异常的原因,并对超导腔高阶模耦合器的冷却方式进行了进一步的优化,解决了模组中超导腔高梯度下的不稳定性。 展开更多
关键词 1.3 GHz 9-cell超导腔 高阶模耦合器 电磁分析 稳态热分析
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速调管输入腔开放腔的高频特性分析与实验研究 被引量:7
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作者 雷禄容 范植开 +3 位作者 黄华 宋法伦 何琥 罗雄 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期511-515,共5页
建立了带输入波导结构的S波段速调管放大器输入腔开放腔模型,利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究,并对输入腔结构进行了优化设计。利用已加工的输入腔进行了高频参数的冷测实验研究,实验中的输入腔结构尺寸与高频分析中的完全相... 建立了带输入波导结构的S波段速调管放大器输入腔开放腔模型,利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究,并对输入腔结构进行了优化设计。利用已加工的输入腔进行了高频参数的冷测实验研究,实验中的输入腔结构尺寸与高频分析中的完全相同,实验结果与高频分析结果一致。用3维PIC程序对电子束经过该输入腔后的束流调制以及注入微波的吸收情况进行了模拟。模拟结果表明:该输入腔与微波注入波导匹配很好,注入微波能被电子束和谐振腔全部吸收,在输入腔间隙后37 cm处得到了13%的基波电流调制深度。 展开更多
关键词 高功率微波 相对论速调管放大器 输入腔 耦合孔 高频信号
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回旋速调管输入耦合器分析与设计 被引量:4
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作者 王建勋 罗勇 徐勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期956-960,共5页
对Ka波段工作模式为TE01模和TE02模的两种回旋速调管的输入耦合器进行了详细研究,利用模式匹配理论和HFSS建模仿真计算了内圆柱腔和外同轴腔的尺寸;提出了一种与软件计算相结合的模式纯度计算方法,对内腔工作模式纯度、内外腔能量分数... 对Ka波段工作模式为TE01模和TE02模的两种回旋速调管的输入耦合器进行了详细研究,利用模式匹配理论和HFSS建模仿真计算了内圆柱腔和外同轴腔的尺寸;提出了一种与软件计算相结合的模式纯度计算方法,对内腔工作模式纯度、内外腔能量分数进行了计算。内腔侧面上的耦合缝的大小、角向位置都直接决定外同轴腔内的TEm11模向内圆柱腔的TE0n1模的耦合情况。针对耦合缝与输入波导成45°和0°分布两种情况,研究了耦合缝长、宽和角向偏移,以及内外腔频差对频率、Q值及内腔能量分数的影响。分别设计了Ka波段内腔工作模式为TE011、外腔为TE411和内腔TE021、外腔TE811的两种输入耦合器,并利用矢量网络分析仪对内腔工作模式为TE011的耦合器进行了冷高频测量,测得频率为34.257 GHz,与计算结果34.300 GHz仅相差43 MHz。 展开更多
关键词 高功率微波 回旋速调管 输入耦合器 耦合狭缝 模式纯度
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S波段相对论速调管放大器输入腔的3维分析与模拟 被引量:4
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作者 雷禄容 范植开 +1 位作者 黄华 何琥 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期455-459,共5页
利用3维软件设计了适用于S波段相对论速调管放大器的单重入输入腔,该腔体采用了偏心设计,以便减小耦合孔处的不均匀场对腔间隙场的影响,分析了腔体耦合孔尺寸对腔间隙场均匀性的影响;建立了带输入波导结构的3维输入腔开放腔模型,并应用... 利用3维软件设计了适用于S波段相对论速调管放大器的单重入输入腔,该腔体采用了偏心设计,以便减小耦合孔处的不均匀场对腔间隙场的影响,分析了腔体耦合孔尺寸对腔间隙场均匀性的影响;建立了带输入波导结构的3维输入腔开放腔模型,并应用此模型,采用3维PIC程序模拟了注入微波功率、束直流对输入腔间隙后束流调制的影响。研究结果表明:耦合孔尺寸对腔间隙电场均匀性影响较大,当耦合孔离轴越近时,腔间隙场越不均匀;在结构参数和束参数固定的条件下,基波电流调制深度随着间隙电压的增加而增加,但达到最大基波调制电流的漂移距离几乎不变;在结构参数和注入微波参数固定的条件下,束直流越大,达到最大基波调制电流所需的漂移距离越短。研究结果为腔体的设计和输入腔束流调制实验提供了参考依据。 展开更多
关键词 高功率微波 相对论速调管放大器 输入腔 耦合孔 高频信号
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325MHz超导腔输入耦合器镀铜层厚度的实验研究 被引量:1
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作者 陈旭 谷魁祥 +4 位作者 彭应华 马强 黄彤明 林海英 潘卫民 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期245-248,共4页
通过对工作在325 MHz、镀铜厚度分别为10,20,30μm的耦合器外导体进行高功率测试,研究了超导腔输入耦合器外导体内壁镀铜层厚度与漏热的依赖关系,目的在于寻找最优化的铜层厚度来降低超导腔输入耦合器的低温漏热。实验结果表明,20μm铜... 通过对工作在325 MHz、镀铜厚度分别为10,20,30μm的耦合器外导体进行高功率测试,研究了超导腔输入耦合器外导体内壁镀铜层厚度与漏热的依赖关系,目的在于寻找最优化的铜层厚度来降低超导腔输入耦合器的低温漏热。实验结果表明,20μm铜层的耦合器具有较低的动态损耗。综合考虑静态损耗与动态损耗,则20μm铜层厚度为最优化的铜层厚度。 展开更多
关键词 超导腔 高功率输入耦合器 镀铜 漏热
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输入腔高频场的矩阵分析 被引量:2
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作者 刘迎辉 李宏福 +3 位作者 雷朝军 鄢然 徐勇 吴浠桥 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期931-933,共3页
应用模匹配理论推导和建立了单级突变的矩阵方程,并分析给出了具有多级突变和渐变结构级联情况下波导腔体的处理方法。在理论推导的基础上,通过编制程序计算出多级突变结构波导腔体模匹配系数级联矩阵,并由矩阵参数得到所需的腔体谐振... 应用模匹配理论推导和建立了单级突变的矩阵方程,并分析给出了具有多级突变和渐变结构级联情况下波导腔体的处理方法。在理论推导的基础上,通过编制程序计算出多级突变结构波导腔体模匹配系数级联矩阵,并由矩阵参数得到所需的腔体谐振频率和Q值等物理特性参量。实际计算结果表明,由程序模拟输入腔计算得到的数据结果与腔体的冷测实验结果基本一致,为进一步的注波互作用研究和回旋速调管的设计工作提供了参考依据。 展开更多
关键词 高功率微波 回旋管 输入腔 模匹配 参数矩阵
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X波段高功率相对论速调管放大器研究 被引量:2
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作者 张军 张威 +1 位作者 巨金川 周云霄 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1-8,共8页
为进一步提高X波段相对论速调管放大器的输出功率,采用理论分析与粒子模拟的方法对双群聚腔级联式相对论速调管放大器进行了研究。分析了提高注入腔对注入微波吸收效率的方法,分析了群聚腔调制能力与腔体模式、Q值等参数的关系,分析了... 为进一步提高X波段相对论速调管放大器的输出功率,采用理论分析与粒子模拟的方法对双群聚腔级联式相对论速调管放大器进行了研究。分析了提高注入腔对注入微波吸收效率的方法,分析了群聚腔调制能力与腔体模式、Q值等参数的关系,分析了输出腔提取效率与Q值的关系。在三维粒子仿真中,设计了模式反射器抑制TEM模式泄露与杂模振荡,得到了功率超过2.5 GW,频谱纯净,频率锁定为8.40 GHz,输出输入微波相位差稳定,抖动不超过2°的高功率微波输出。 展开更多
关键词 高功率微波 三轴相对论速调管放大器 注入腔 级联式群聚腔 提取腔
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高功率耦合器测试台联锁保护系统设计
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作者 万马良 慕振成 +8 位作者 王博 谢哲新 李松 周文中 荣林艳 张辉 刘美飞 李健 徐新安 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2022年第3期527-531,共5页
为了保证324 MHz超导腔高功率输入耦合器测试平台的安全可靠运行,基于PLC和FPGA控制器设计了联锁保护系统。整机系统主要包括速调管功率源部分和耦合器部分,联锁保护系统全面监测所有设备的工作状态,同时执行正常的时序逻辑和异常情况... 为了保证324 MHz超导腔高功率输入耦合器测试平台的安全可靠运行,基于PLC和FPGA控制器设计了联锁保护系统。整机系统主要包括速调管功率源部分和耦合器部分,联锁保护系统全面监测所有设备的工作状态,同时执行正常的时序逻辑和异常情况下的联锁保护逻辑及故障定位,确保整机系统运行的安全性。文章主要介绍联锁保护系统软硬件设计及运行情况,其长期运行测试结果表明:联锁保护系统保障了耦合器测试台系统的正常运行,满足设备状态监测显示、联锁保护及故障锁存等功能要求。 展开更多
关键词 超导腔高功率输入耦合器 联锁保护系统 PLC和FPGA控制器
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开孔锁定长脉冲相对论扩展互作用腔振荡器的实验研究
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作者 黄华 罗雄 +4 位作者 罗光耀 张北镇 雷禄容 金晓 谭杰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1098-1102,共5页
提出并研制成功了开耦合孔锁定的长脉冲、重复频率运行的相对论扩展互作用腔振荡器(REICO)。将数值模拟和实验研究紧密结合,分析了长脉冲REICO实验中模式竞争和脉冲缩短的根源,提出了开耦合孔的三间隙扩展互作用腔结构,有效抑制了长脉... 提出并研制成功了开耦合孔锁定的长脉冲、重复频率运行的相对论扩展互作用腔振荡器(REICO)。将数值模拟和实验研究紧密结合,分析了长脉冲REICO实验中模式竞争和脉冲缩短的根源,提出了开耦合孔的三间隙扩展互作用腔结构,有效抑制了长脉冲束流调制的模式竞争和脉冲缩短问题,使调制束流脉宽由60 ns提高到140 ns,调制束流由2 kA提高到5 kA,经过优化REICO参数,使器件的辐射微波功率和效率有了明显提高。采用500 kV/4.2 kA/210 ns/20 Hz的电子束驱动S波段REICO,实现了峰值功率570MW、频率2.89 GHz、脉宽大于160 ns、重复频率20 Hz的辐射微波稳定输出,功率效率27%,能量效率23%。 展开更多
关键词 扩展互作用腔 脉冲缩短 高功率微波 重复频率运行 长脉冲 开孔锁定
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光阴极注入器型能量回收射频加速器
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作者 肖效光 胡克松 +1 位作者 李正红 黎明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期203-208,共6页
光阴极注入器型能量回收射频加速器 (PERL)是新一代加速器 ,在高平均功率自由电子激光和下一代高亮度光源等研究中有很好的应用前景。分析了PERL的强流与高平均功率特性 ,对注入器输出束流品质的要求及光阴极注入器、超导加速腔等关键... 光阴极注入器型能量回收射频加速器 (PERL)是新一代加速器 ,在高平均功率自由电子激光和下一代高亮度光源等研究中有很好的应用前景。分析了PERL的强流与高平均功率特性 ,对注入器输出束流品质的要求及光阴极注入器、超导加速腔等关键技术进行了研究 ,设计分析了一种特殊结构的高压DC Gun光阴极注入器 ,能有效地提高DC加速腔中的加速场强 ,当高压为 1MV和加速场达到 10MV/m时 ,产生的电子束流能够基本满足PERL应用要求。同一超导加速段中的束流加速和能量回收的数值模拟计算结果表明 ,能获得高效率电子束流能量回收效果。 展开更多
关键词 高平均功率自由电子激光 光阴极注入器 能量回收射频加速器 超导加速腔 PERL 结构设计 数值模拟
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