直线加速器束流相位调制的研究

本课题研究一种新的束流负载效应补偿方案-束流相位调制。该方案的核心思想是：在直线加速器（Linac）束流聚束过程中，通过对聚束场的相位调制，实现束团串特定的相位分布。在束流通过linac加速段时，用束团相位差产生的加速能量偏差抵消束流负载效应引起的逐束团能量下降，使各束团的能量增益保持一致。与其它补偿方案相比，束流相位调制方案的能量增益最大。此外，束流相位调制相当于信息的加载，在Linac的一些应用领域也可能有特殊用途。本课题主要研究解决该方案理论和技术上可能存在的问题。理论研究的任务是建立相位变化场中复杂聚束过程的简化分析方法。实验研究是利用合肥光源200MeV Linac进行束流相位调制实验，通过对实验结果的分析修正理论模型，得到束团空间分布与调相信号之间较为精确的对应关系。课题的目标是完善束流相位调制的理论分析方法和实现技术，验证束流相位调制方案的可行性。

本课题研究了一种新的电子直线加速器束流负载效应补偿方法-逐束团相位调制技术。通过对聚束段中的高频场进行调相，改变长脉冲束流中微束团的相位分布，使各束团在加速段中获得不同的能量增益，从而抵消束流负载效应引起的长脉冲束流能散。建立了束流相位调制的物理模型，编写了计算程序，得到了束团相位分布与直线加速器结构参数和束流流强的数值关系。设计和制作了相关技术设备并进行了束团相位调制原理性验证实验，结果表明相位调制技术可以改善束流能谱。. 提出了一种新的直线加速原理—电子能量倍增器，并在此基础上设计了一种紧凑型电子直线加速器。这种新型加速器结构简单且价格低廉，在医疗、辐照和无损检测领域可望获得应用。