加入高次諧波腔的儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)束流不穩(wěn)定性研究.pdf

1、在儲(chǔ)存環(huán)中應(yīng)用高次諧波腔可以有效的拉伸束團(tuán)長(zhǎng)度，延長(zhǎng)束流壽命。同時(shí)，通過(guò)對(duì)其失諧角的調(diào)節(jié)，能夠?qū)︸詈鲜鴪F(tuán)不穩(wěn)定性等產(chǎn)生抑制，保證束流的穩(wěn)定運(yùn)行。本文結(jié)合HLSII的實(shí)際情況，重點(diǎn)研究新加入的高次諧波腔和原來(lái)的主高頻腔組成的二腔系統(tǒng)內(nèi)的束流縱向不穩(wěn)定性問(wèn)題。
　　 我們聯(lián)系當(dāng)前國(guó)內(nèi)外束流不穩(wěn)定性問(wèn)題的研究熱點(diǎn)，采用了理論分析模型和宏粒子建模跟蹤兩種方法進(jìn)行研究并取得了很好的效果。
　　 本文首先介紹了二腔系統(tǒng)內(nèi)基本的束腔相

2、互作用理論，明確了物理環(huán)境，給出了最優(yōu)化束團(tuán)長(zhǎng)度條件的定義和物理意義。同時(shí)得到了高次諧波腔和主高頻腔之間失諧角、同步相位角及腔壓等參數(shù)變換關(guān)系，為今后二腔系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)提供依據(jù)。
　　 分析模型方法中，對(duì)羅賓遜不穩(wěn)定性、高次模影響下產(chǎn)生的寄生耦合束團(tuán)不穩(wěn)定性和微波不穩(wěn)定性的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得到了相應(yīng)不穩(wěn)定性的理論判據(jù)。其中羅賓遜不穩(wěn)定性的研究中，對(duì)于嚴(yán)重影響束流穩(wěn)定運(yùn)行的偶極、四極單模和偶極-四極模耦合情況進(jìn)行重點(diǎn)分

3、析。對(duì)于微波不穩(wěn)定性，我們得到了避免該不穩(wěn)定性發(fā)生的寬帶阻抗范圍。
　　 在各種不穩(wěn)定性的分析判斷結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)束流流強(qiáng)和高次諧波腔失諧角在最優(yōu)化束團(tuán)長(zhǎng)度曲線附近區(qū)域時(shí)，束流穩(wěn)定性得到保證。
　　 宏粒子跟蹤模擬作為分析模型方法的輔助和補(bǔ)充能夠綜合反映帶電粒子束流在儲(chǔ)存環(huán)中的運(yùn)行狀態(tài)。這種方法的關(guān)鍵有二:宏粒子數(shù)目如何選取才能既保證模擬結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)又兼顧效率;弄清宏粒子運(yùn)行全過(guò)程中所感受到的電場(chǎng)的演化情況。我們建

4、立起一套完整的宏粒子跟蹤模型，得到了束流多圈運(yùn)行后相對(duì)能散變化的計(jì)算結(jié)果。
　　 通過(guò)比較分析模型和宏粒子跟蹤模擬的計(jì)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)二者具有一致性。另外，從不同方法中得到的束團(tuán)長(zhǎng)度及其拉伸比也都反映了高次諧波腔加入后對(duì)束團(tuán)長(zhǎng)度的改善效能，具體結(jié)果也與前人的工作有很好的符合。
　　 本文末章研究了非均勻填充模式對(duì)耦合束團(tuán)不穩(wěn)定性的改善機(jī)制，結(jié)合HLSII具體設(shè)計(jì)了四種非均勻填充方案，并通過(guò)比較跟蹤模擬結(jié)果，得到最佳方案。