[论文解读] IHEP Experience on Creation and Operation of RFQS

O.K. Belyaev, V.A. Teplyakov+5 more|ArXiv.org|Aug 8, 2000

Graphite, nuclear technology, radiation studies被引用 6

一句话总结

本文详细介绍了中国科学院高能物理研究所（IHEP）研制的1.8 MeV质子RFQ的设计、建造及运行经验，该RFQ旨在升级质子同步加速器增强器的注入系统。RFQ成功实现了1.8 MeV能量下的稳定束流提取，效率高，连续运行下表现可靠，验证了未来加速器装置中RFQ实现的可行设计方法。

ABSTRACT

The new 1.8 MeV proton RFQ was completed and started operation in the IHEP in 1997. It was built according to the plan of modernization of the injection system to the booster of the IHEP proton synchrotron.

研究动机与目标

• 通过用新型RFQ替换过时组件，对IHEP质子同步加速器增强器的注入系统进行现代化改造。
• 设计并建造一台高效、可靠的1.8 MeV质子RFQ，用于束流束团化与能量匹配。
• 在真实加速器环境中验证RFQ在连续运行下的性能表现。
• 记录运行经验，为类似加速器设施中的未来RFQ项目提供参考。

提出的方法

• 采用标准RFQ原理进行RFQ设计，包括四极子结构与射频场结合，用于聚焦并加速质子。
• 通过精密机械加工制造结构，以确保束流路径上相位稳定性和场强均匀性。
• 利用束流动力学仿真优化几何形状与射频参数，实现高效加速并最小化发射度增长。
• 使用低强度质子束进行RFQ调试，以验证场强稳定性与束流透射率。
• 在束流测试过程中实时监测并调整射频频率、相位和功率等运行参数。
• 采用束流诊断手段，包括电流监测器和束流剖面测量，评估透射效率与束流质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计并建造一台1.8 MeV质子RFQ，以满足现代化同步加速器注入系统的需求？
• RQ2 在低能条件下，实现稳定、高效束流通过RFQ的关键运行挑战是什么？
• RQ3 RFQ在真实加速器环境中连续运行时表现如何？
• RQ4 哪些设计与制造实践可确保可靠运行并最小化束流损失？

主要发现

• 1.8 MeV质子RFQ于1997年在IHEP成功调试并开始稳定运行。
• RFQ实现了高束流透射效率，在连续运行中损失极小。
• 束流诊断结果证实了束流剖面稳定，长时间运行下电流输出一致。
• 设计与制造方法经验证具有鲁棒性，初始运行期间未报告重大故障或停机。
• RFQ满足了能量、发射度与束流质量的所有性能指标，验证了设计方法的可靠性。
• 运行经验为类似加速器设施中的未来RFQ项目提供了关键数据支持。