西安200 MeV质子应用装置射频四极加速器的设计与测试

介绍了西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)射频四极加速器(RFQ)的物理设计、低功率冷测与调谐、高功率老练及束流调试结果。这台四翼型RFQ长度为3 m,主要功能是将电子回旋共振(ECR)离子源产生的负氢离子束流进行聚焦、聚束,并将束流能量从50 keV提高到3 MeV,然后注入到下游的漂移管直线加速器(DTL)中。这台RFQ的注入峰值电流强度设计值为6 mA,束流脉冲最大重频为0.5 Hz,脉宽为10~40μs。经过加工安装和冷测调谐,RFQ四极工作模式场分布测量值与设计值的相对偏差小于2.7%,二极模式占比小于±1.9%。RFQ高功率老练完成后,在束流调试中顺利找到工作点。在工作点下,RFQ传输效率能达到94%,出口束流横向归一化均方根(RMS)发射度为0.4πmm·mrad^(-1),束流能量为2.96 MeV。

中国散裂中子源RFQ的研制

中国散裂中子源研发了一台射频四极RFQ(Radio Frequency Quadrupole)强流质子加速器。为保证RFQ顺利出束,对加工焊接阶段、RF调谐调场、高功率RF(Radio Frequency)老练过程中出现的问题进行了分析,给出了解决办法,并进行了调束实验。三坐标测量测得RFQ精加工后的加工公差约在20μm,RFQ腔体无载品质因子Q0大于7 679,约为理论无载Q0值的80%。RFQ腔内RF电场分布的平整度好于2.5%,RFQ高功率RF老练入腔功率达到450 k W,是理论腔耗390 k W的1.15倍,且保持连续12 h不打火。在RFQ调束实验中,RFQ出口得到3 Me V、28 m A的负氢束流,满足中国散裂中子源的要求。