摘要：空间电荷效应是强流质子加速器的核心问题之一,在注入和初始加速阶段其影响最大。采用相空间涂抹方法并优化其涂抹过程,可以有效地减少空间电荷效应对束流注入和加速效率及发射度增长的影响。横向相空间涂抹方法可分为相关涂抹和反相关涂抹。首先,本工作对强流质子同步加速器的横向相空间涂抹方法进行深入研究,包括不同的涂抹方法和实现方式。其次,基于中国散裂中子源(CSNS)注入系统,对束流注入过程和反相关涂抹设计方案进行详细研究,深入探索实际垂直涂抹范围变小的原因和凸轨磁铁边缘聚焦效应对涂抹效果和束流动力学的影响。同时,简单介绍了在反相关涂抹机械结构基础上实现相关涂抹的方法及其对实现CSNS设计指标起到的关键作用。最后,根据未来加速器对不同涂抹注入方法在线切换的需求,我们提出了一种同时实现相关和反相关涂抹的新注入方案,并对其进行详细的论证、模拟和优化。

摘要：高能同步辐射光源中,波荡器是插入件系统中的最前沿设备,低温可大幅提高其内禀矫顽力和峰值场强。本文设计了“过冷液氮迫流冷却循环”,采用全真空绝热设计,分析了稳压的理论本质,并提出了新的稳压方式。搭建实验台,对过冷液氮迫流循环的稳定机制、载冷能力和热力学性质等进行了实验研究。结果表明,过冷液氮迫流冷却循环可长期保持,压力波动控制在±300 Pa范围内,验证了稳压机制的理论分析,达到同类设备的最佳水平。低温波荡器磁结构冷却在80 K左右,载冷量可以达到1000 W以上,达到高能同步辐射光源装置要求的各项指标。

摘要：中国散裂中子源二期升级采用超导腔技术方案,其中在165~300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell超导腔模组,每个模组中集成3只6-cell超导腔。超导腔工作在脉冲模式,为了保证超导腔2 K下的频率满足运行要求,每只超导腔需要一套低温调谐器对其频率进行精确调节控制。针对648 MHz 6-cell超导腔的结构和运行特点进行了低温调谐器的设计,采用快慢组合机构补偿超导腔的频率偏移,对调谐器的基本性能和超导腔脉冲模式运行下的动态洛伦兹失谐进行了分析。

摘要：低电平射频控制系统主要用于对加速腔的高频场和谐振频率的控制,保证加速器的稳定运行并输出高品质的束流。低电平控制系统软件提供可视化操作界面,实现数据显示和存储、自动化算法等功能,提高了低电平系统的可操作性,减少了人工作业量和故障率。软件开发具有灵活性强、开发周期短的特点,适合控制速度要求相对不高而逻辑较为复杂的功能开发。本文介绍中国散裂中子源直线加速器射频低电平控制系统软件的开发设计,重点介绍前馈自动计算、加速腔的频率自动控制、频率失谐算法、一键升功率、界面优化等相关内容。最终低电平控制系统幅度相位稳定度指标优于要求的设计指标,且达到长时间稳定运行的要求。

摘要：高能同步辐射光源(HEPS)是计划在北京建造的发射度小于60pm·rad的超低发射度光源。它由1台500MeV直线加速器、1条500MeV低能束流输运线、1台500MeV^6GeV的能量增强器、2条6GeV的高能束流输运线、1台6GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线,在考虑建设布局限制的基础上,对两端的束流包络进行匹配,并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略,设计有3个功能区,分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响,HEPS低能束流输运线设置了8个BPM,水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正,校正后的轨道满足束流传输要求。

摘要：为推动北京大学超导加速器实验装置不断向强流目标迈进,提出100 W红外高重频光阴极驱动激光的设计方案,主放大器采用先进的光子晶体增益光纤,保证输出光束的质量。对激光系统中的关键问题,如各部分功率指标、脉冲展宽和压缩、激光耦合等进行了设计,并且考虑了激光的非线性影响。为实现强流加速器开机运行所必备的诊断模式,也提出了对于高重频激光进行两级选频的独特设计方案。将高速的SOA光开关和低速的声光调制器相结合,产生宏脉冲结构的输出激光,从而实现加速器在诊断模式下的运行。

摘要：总结了国内外在衍射极限储存环(DLSR)物理设计方面的研究进展。为了在合理的周长范围内实现超低束流发射度,DLSR线性束流光学设计普遍采用紧凑型多二极铁消色散结构。在非线性动力学优化中,通常采用相移控制技术、解析和数值优化技术减小由色品六极铁导致的强非线性效应。DLSR束流接受度较小,主要考虑脉冲多极铁偏轴注入和快速冲击磁铁在轴注入两种注入方案。束流集体效应(尤其是束流内部散射和托歇克散射效应)随发射度降低而增强,需要采用束长拉伸、横向反馈等方法提高DLSR中束流的稳定性。

摘要：本文介绍了10MeV/100kW的高平均束流功率工业辐照加速器束流动力学模拟结果及其加速结构的优化设计结果。加速器采用驻波双周期轴耦合结构,1个加速腔和1个耦合腔构成1个加速单元,其工作频率为325 MHz,工作模式为π/2,加速腔和耦合腔之间通过耦合狭缝在轴向以磁耦合的方式耦合在一起。使用SUPERFISH优化加速腔的有效分路阻抗、Kilp系数等关键参数。束流动力学方面,使用PARMELA模拟论证在粒子源提供2.5keV、500mA的电子束后,通过6个加速腔可得到10 MeV/100kW的平均束流功率。加速腔优化完成后使用CST对耦合腔进行了设计,此时由6个加速单元组成的加速结构有效分路阻抗为23.9 MΩ/m、无载品质因数为29 347,各加速腔与相邻的耦合腔耦合系数为4.7%,工作模式与其相邻模式的最小频率间隔为2 MHz,每个加速单元功耗为290kW。

摘要：设计了工作于S波段的波导耦合型预聚束器和束流相位探测腔.为了增加功率容量,预聚束器采用波导耦合机制代替了传统的同轴耦合环耦合,而偏心圆结构的设计能够补偿因耦合窗口的引入导致的径向电场不对称,进一步改善了强流束流品质.预聚束器设计指标与测试结果：耦合系数1.73,空载品质因数2195,腔体谐振频率的可调范围为2854.55～2856.9MHz.为实现测量束流相对射频脉冲的时间,进行强流输入功率补偿,选择了能够在线进行束流相位实时测量的束流相位探测腔,采用旋转对称结构,并通过两个同轴耦合环提取束流通过时激发的感应信号,作为直线相控系统的参考信号.束流相位探测腔设计与测试结果：空载品质因数2392,3dB带宽为2.05MHz,腔体谐振频率的可调范围为2805.45～2809.45MHz.所有器件的仿真设计与测试结果基本一致.

摘要：基于超导直线加速器的X射线自由电子激光（XFEL）是自由电子激光领域未来发展的一个重要方向。介绍了国际上Euro—XFEL及LCLS—II等超导XFEL装置的设计建造现状。在此基础上提出基于一台7GeV超导直线加速器的超导XFEL初步方案，给出主要设计参数，并讨论实现100～1000GW量级峰值输出功率的技术路线，包括提高峰值流强、采用波荡器磁场渐变技术等。