Rhodotron型加速器的动力学研究

论文摘要

Rhodotron是一种新型的CW电子加速器,已经被广泛应用在辐照加工领域。论文在研究Rhodotron加速原理的基础上,建立一套理论分析和动力学模拟计算相结合的研究方法,利用这套研究方法,有助于自主研制此类用于工业辐照的电子加速器。通过调研总结,论文从整体上明确这类加速器结构设计的方向:紧凑的结构、CW工作状态、高功率、高能量转化率。基于这种设计思路,论文对Rhodotron的各个子系统的结构和功能进行全面的分析。论文还从理论上分析研究了同步加速、纵向振荡以及横向聚焦等物理问题,为接下来的计算机程序模拟工作铺垫理论基础。论文利用Runge-Kutta方法计算单粒子动力学过程,用来校验Parmela程序模拟计算的可行性。在此基础上,论文利用Parmela对Rhodotron的束流动力学过程进行全面的研究,深入分析束团的同步条件、相聚过程等纵向动力学问题,以及束流横向聚焦过程、空间电荷效应等横向动力学问题。论文针对Rhodotron的频率特性、功率特性、注入电压以及束流负载特性等一系列工作特性,结合动力学模拟和理论推导,总结出优化设计的原则。根据这个原则,综合各种因素的影响,将模拟计算的最终结果与Rhodotron的原型机的实际参数相比较,发现二者的结果基本一致。由此,这套研究方法的可行性得到验证。

论文目录

第1章引言

1.1 课题目的和应用背景

1.2 辐照工业简介

1.3 Rhodotron 型加速器概述

1.4 最新研究进展

1.4.1 韩国的Fantron-Ⅰ

1.4.2 日本的Ridgetron

1.5 论文各部分的主要内容

第2章 Rhodotron 系统介绍

2.1 基本工作原理

2.2 Rhodotron 系统结构分析

2.2.1 电子枪

2.2.2 微波系统

2.2.3 加速系统

2.2.4 束流传输系统

2.2.5 其他辅助系统

第3章 Rhodotron 的加速原理及物理设计

3.1 Rhodotron 的加速原理

3.2 Rhodotron 的物理设计

3.2.1 同步条件

3.2.2 加速区域

3.2.3 偏转区域

3.3 Rhodotron 的动力学过程

3.3.1 同步加速

3.3.2 纵向运动

3.3.3 横向运动

第4章 Rhodotron 动力学模拟计算与分析

4.1 动力学模拟计算

4.1.1 初始参量的选择

4.1.2 纵向加速过程模拟

4.2 Rhodotron 的束流聚焦

4.2.1 螺线管磁透镜的聚焦作用

4.4.2 谐振腔RF 场的聚焦作用

4.2.3 偏转磁铁的聚焦作用

4.2.4 空间电荷力的作用

4.3 Rhodotron 的工作特性

4.3.1 频率特性

4.3.2 功率特性

4.3.3 注入电压特性

4.3.4 束流负载特性

4.3.5 束流损耗分布

4.4 高阶模式的影响

4.5 动力学模拟计算总结

第5章结论

参考文献

致谢与声明

附录A

附录B

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

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