| 题名 | 博士论文-高梯度超导腔的研究 |
| 作者 | 葛明骐 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵升初 |
| 关键词 | 高梯度 超导腔 表面处理 垂直测量 输入耦合器 |
| 学位专业 | 核技术及应用 |
| 中文摘要 | 目前，射频超导技术已经成为加速器领域中一项十分关键的技术。在国际许多大型粒子加速器中，超导腔已经被普遍应用。如日本KEK的TRISTAN、CERN的LEP、德国DESY的HERA、Jlab的CEBAF、德国DESY的TESLA测试装置TTF、美国SNS、日本KEK-B、英国Diamond、加拿大的CLS等等，都是采用射频超导加速方案。在一些正在建造的或者未来将要建造的大型加速器工程中，如TESLA、X-FEL以及ILC等也都选择了超导加速方案。在国内射频超导技术的发展也同样是方兴未艾。上个世纪九十年代，北京大学首先完成了中国第一只纯铌超导腔，表面峰值电场达到了20MV/m，在此基础上，北京大学又进行了应用于DC-SC 激光驱动光阴极超导注入器的1＋1/2超导腔的研制。中国科学院高能物理所在2001年，以强流质子加速器关键技术预制研究课题为背景，开始建立超导腔实验室。并通过与日本KEK国际合作，完成一只1.3GHz/b=0.45单cell纯铌缩尺超导腔，表面峰值电场达到了37MV/m。除此之外，BEPCII工程、上海同步光源以及台北同步光源也均采用超导加速方案。本论文作为强流质子直线加速器关键技术预制研究课题的一部分，选择了700MHz/b=0.45超导腔进行设计研究，完成了单cell腔形的优化设计，并对其进行了静态洛伦兹力和动态洛仑兹力的失谐分析；同时按照国际通行做法，选择了1.3GHz/b=0.45单cell纯铌缩尺超导腔进行研制。根据课题要求，700MHz/b=0.45超导腔的加速梯度为9～10MV/m，因此1.3GHz/b=0.45单cell纯铌缩尺超导腔的表面峰值电场Ep应高于41MV/m。超导腔的加工制造，主要包括半腔的液压成形和车削加工、束管的成形，以及超导腔的电子束焊接。在超导腔的表面处理工作中，主要进行了滚磨抛光、缓冲化学抛光、电抛光、真空退火、高压水冲洗、低温烘烤等。对经过表面处理后的超导腔进行了垂直测量，垂直测量结果为Ep＝42.4MV/m，达到了设计指标。这个结果在目前国内椭圆型质子超导腔领域是最高的，即使在国际上，也是处于较高的水平。; 除此之外，本论文还对1.3GHz低损耗型超导腔进行了研究，这一部分工作是以ILC R&D项目为背景的，其中包括1.3GHz低损耗型超导腔的设计研究，通过对腔形的优化设计，使表面峰值磁场与加速梯度的比值降低到Hp/Eacc=36.1Oe/MV/m，这样可以保障低损耗型超导腔的加速梯度达到45MV/m以上。在物理设计完毕之后，进行了腔形机械设计。腔体的机械加工主要包括：铌材的订货，铌材包括大晶粒铌材和细晶粒铌材；液压模具的加工制造，3D检测以及试模；半腔的液压成形和车削加工；束管的成形等。; 在文章的最后论述了，1.3GHz输入耦合器的设计方法。并对1.3GHz/b=0.45单cell纯铌缩尺超导腔、1.3GHz低损耗型单cell超导腔以及1.3GHz TESLA型2-cell超导腔进行了模拟计算，计算结果与实际测量结果完全一致。同时负责完成2套1.3GHz输入耦合器的加工制造。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 核技术及应用 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210564]  |
| 专题 | 加速器中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 葛明骐. 博士论文-高梯度超导腔的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
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