X波段高梯度Choke-mode加速结构的设计与实验研究

　　X波段高梯度加速技术是常温加速结构的研究热点，在正负电子对撞机、自由电子激光和紧凑型医疗装置中有着广泛的应用前景。Choke-mode加速结构是一种可以抑制高阶模式的强阻尼结构，具有加工简单、表面磁场低等优点。本书设计并制作X波段Choke-mode加速结构，开展高梯度实验，对choke中的射频击穿现象进行了深入研究。通过比较不同尺寸choke的高梯度实验结果，书中总结出评估Choke-mode加速结构高梯度性能的参量，为将来设计高梯度Choke-mode行波加速结构打下了基础。

　　吴晓伟博士，2018年1月博士毕业于清华大学工程物理系核科学与技术专业。2018年9月在欧洲核子研究中心工作至今，主要参与紧凑型直线对撞机（CLIC）项目、紧凑型光源（CompactLight）项目、欧洲核子研究中心的Xbox实验和日本高能加速器研究机构的Nextef实验，从事高梯度加速结构的RF设计工作，主导完成了相关的射频击穿现象研究和物理分析工作，开展了T24_THU_#1和choke-mode加速结构的实验研究，掌握了设计高梯度加速结构的关键技术、高梯度实验研究的流程和核心方法。

目 录

第1章 绪论 1
1.1 X 波段高梯度加速技术 1
1.1.1 X 波段高梯度加速技术的研究状况 3
1.1.2 高梯度加速结构的限制因素 6
1.2 高梯度实验研究 7
1.3 Choke-mode 加速结构 10
1.3.1 加速结构中的尾场问题及抑制方法 11
1.3.2 Choke-mode 加速结构简介 12
1.3.3 X 波段Choke-mode 加速结构的研究现状 14
1.4 主要内容和创新点 15
第2章 高梯度加速结构测试的实验方法研究 18
2.1 研究背景 18
2.2 高梯度加速结构的研制 20
2.3 高梯度实验 22
2.3.1 高梯度实验平台 23
2.3.2 实验策略 24
2.3.3 信号采集 24
2.4 实验方法研究 25
2.4.1 实验历史 26
2.4.2 射频击穿概率分析 26
2.4.3 射频击穿时间位置分析 29
2.4.4 高梯度加速结构测试的比较研究 33
2.4.5 讨论 37
2.5 小结 37
第3章 Choke-mode 加速结构的设计与制备 39
3.1 Choke-mode 加速结构的设计 39
3.1.1 测试腔设计 40
3.1.2 整管设计 45
3.1.3 不同尺寸choke 的设计 46
3.2 输入信号在单腔加速结构中的瞬态响应 51
3.3 电子倍增的可能性分析 54
3.4 Choke-mode 加速结构的制备 60
3.5 小结 64
第4 章 Choke-mode 加速结构的射频击穿现象研究 65
4.1 单腔加速结构的高梯度实验 65
4.2 Choke 射频击穿现象分析 68
4.2.1 射频击穿信号分析 68
4.2.2 Choke-mode 加速结构表面形态研究 73
4.2.3 射频击穿时间分析 79
4.3 小结 88
第5章 Choke-mode 加速结构的高梯度性能研究 89
5.1 单腔加速结构的高梯度历史 89
5.1.1 THU-CHK-D1.26-G1.68 89
5.1.2 THU-CHK-D1.26-G2.1 90
5.1.3 THU-CHK-D1.89-G2.1 91
5.1.4 THU-CHK-D2.21-G2.1 92
5.1.5 THU-CHK-D1.88-G2.5 92
5.1.6 THU-REF 93
5.2 单腔加速结构高梯度研究小结 94
5.3 射频击穿概率研究 95
5.4 高梯度性能研究 97
5.5 小结 99
第6章 总结与展望 100
参考文献 102
附录A Choke-mode 单腔加速结构详细尺寸 116
附录B 比对单腔加速结构详细尺寸 117
在学期间发表的学术论文与研究成果 118
致谢 120