束流位置探測(cè)器(Beampositionmonitor)是加速器束流診斷的關(guān)鍵器材,它利用粒子在探測(cè)器中產(chǎn)生的電磁場或者感應(yīng)電荷來計(jì)算出束團(tuán)在空間中的橫向位置、束團(tuán)長度、電荷量等信息。廣泛用于國內(nèi)外加速器、自由電子激光、同步光源等大型科研設(shè)備上�，F(xiàn)階段,為了進(jìn)一步提高束流品質(zhì),加速器工作頻率不斷上升,束團(tuán)之間間隔逐漸減小,這對(duì)束流診斷技術(shù)提出了更高的要求。本文主要介紹的是X波段自由電子激光(XFEL)的束流位置橫向測(cè)量器(BPM),此加速器的脈沖重復(fù)頻率為434MHz,束團(tuán)之間最小間隔為2.3ns。為了對(duì)束團(tuán)的橫向位置進(jìn)行測(cè)量,設(shè)計(jì)了一款條帶型束流位置探測(cè)器(Stripline-BPM)。由于在束團(tuán)間隔較短情況下,前一個(gè)束團(tuán)在探測(cè)器中產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)在電極上存在一定的反射,束團(tuán)在探測(cè)器管道內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的尾場,從而對(duì)后續(xù)的測(cè)量造成一定的干擾,所以在設(shè)計(jì)探測(cè)器時(shí)進(jìn)行降低信號(hào)反射的處理,并對(duì)前束團(tuán)對(duì)后續(xù)束團(tuán)的干擾進(jìn)行了評(píng)估。本文首先對(duì)不同類型的束流位置探測(cè)器進(jìn)行介紹,對(duì)國內(nèi)外已經(jīng)使用的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研,在不同類型BPM之間進(jìn)行比較討論,條帶型BPM雖然測(cè)量精度沒有目前流行的腔式BPM高,但是它受尾場效應(yīng)影響較小,獲取信息的信噪比較好,結(jié)構(gòu)也相對(duì)比較簡單。其次進(jìn)行了條帶型BPM的優(yōu)化設(shè)計(jì),利用常規(guī)的差比和方法計(jì)算出所設(shè)計(jì)的探測(cè)器的測(cè)量靈敏度與分辨率,最終結(jié)果表明,條帶型BPM在束流能量較小的加速器前段有著較好的應(yīng)用前景,對(duì)今后加工,測(cè)試探測(cè)器有著一定的指導(dǎo)意義。最后,對(duì)模型的設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)討論,闡述了存在的問題以及今后優(yōu)化設(shè)計(jì)的方向。
【學(xué)位單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL50
【部分圖文】：

．器的發(fā)展；１．２節(jié)介紹目前比較主流的束流診斷手段；１．３節(jié)介紹ＢＰＭ??數(shù)定義以及國內(nèi)外目前束流橫向位置探測(cè)的現(xiàn)狀；１．?４節(jié)介紹本文研究??究內(nèi)容??速器概況??９年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)用ａ粒子轟擊氮?dú)�，產(chǎn)生了新的核素，這也拉開了人們??觀世界的篇章。從１９３６年第一臺(tái)高壓靜電加速器問世之后，大型加速器??們認(rèn)識(shí)微觀世界最有效的工具，也是現(xiàn)階段各個(gè)學(xué)科發(fā)展的一個(gè)十分重??，科學(xué)家們通過將粒子加速到一定程度上轟擊目標(biāo)原子，通過觀察碰撞??的種種現(xiàn)象，才能更好的了解原子更深處的結(jié)構(gòu)。以加速器原理來劃分，??常見的有靜電加速器、回旋加速器、電子感應(yīng)加速器、直線加速器、自??光、同步回旋加速器、激光尾場加速器、大型對(duì)撞機(jī)等，帶電粒子的能??最開始的ＫｅＶ量級(jí)到現(xiàn)在的ＴｅＶ量級(jí)。?????

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￣￣＞??圖１．２高壓倍增加速器示意圖??但是由于本身設(shè)計(jì)的問題，高壓加速器還是存在一些難以解決的問題，正負(fù)??極之間有著一定的擊穿電壓（ｌ〇ＫＶ／ｃｍ），單位長度加速效率過低，并且電能大部??分儲(chǔ)存在電容內(nèi)，存在很大的安全隱患。２０世紀(jì)隨著交流電的大規(guī)模普及，瑞典??科學(xué)家提出了利用交變電場加速粒子的“諧振加速”理念，１９２８年誕生了世界第??一臺(tái)直線共振加速器。??ＴＴ??ｓｏｕｒｃｅ?ｄｒｉｆｔ?ｔｕｂｅｓ?（ａｃｔ?ａｓ?Ｆａｒａｄａｙ?ｃａｇｅ�。�??＼?ｌ＇＼?／ｚ?ｉ?４?ｉ?ｉ?／１?＼?ｌ，??＼?ｔ?；２?Ｊ?；４?７?＼?ｉ＋１?＾??ＲＦ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?？??？?圖１．３直線共振加速器示意圖??直線共振加速器有著長度逐漸增長的一系列加速腔與漂流腔，加速腔上外接??
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本文編號(hào)：2861327