一種基于諧振腔的束團長度測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種基于諧振腔的束團長度測量裝置，該裝置包括工作于TM010的基波腔、工作于TM0n0的高次諧波腔和濾波器，基波腔用于測量束流的流強，該流強和高次諧波腔的輸出信號用于解出束團長度，濾波器用于優化信號。本實用新型專利技術克服傳統諧波腔測量裝置中腔體太過接近束流管道引起的加工難度增大，以及無法工作于更高頻率以測量更短束團的局限性。本實用新型專利技術為諧振腔法測量束團長度的更廣泛應用打下基礎。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于束流測量領域，特別涉及一種基于諧振腔的束團長度測量裝置。
技術介紹
為了獲知直線加速器中的能散參數和觀測聚束效果，束團伸長效應和設定合適的RF相位，需要精確測量其束團長度。諧振腔作為束流診斷的拾取裝置，可以提供大幅度和高信噪比的信號，諧波法諧振腔束團長度測量方法也因此成為一種重要的實時且非攔截式的束團長度測量方法。傳統的諧振腔束團長度測量方法中，諧振腔均工作于基模TM010模式，隨著欲測量束團長度的減小，諧振腔工作頻率越來越高，諧波腔腔體半徑越來越接近束流管道，帶來腔體加工難度的增加，同時阻礙了其測量更短長度束團的可能性。
技術實現思路
本技術的目的：克服傳統諧波腔測量裝置中腔體太過接近束流管道引起的加工難度增大，以及無法工作于更高頻率以測量更短束團的局限性。為諧振腔法測量束團長度的更廣泛應用打下基礎。本技術的解決方案：一種基于諧振腔的束團長度測量裝置，包括工作于TM010的基波腔、工作于TM0n0的高次諧波腔和濾波器，基波腔和高次諧波腔依次安裝于束流管道，基波腔信號由同軸探針引出于同軸線，高次諧波腔信號由小孔引出于波導，濾波器由該波導中的一小段加載膜片組成。其中，基波腔用于測量束流的流強，該流強和高次諧波腔的輸出信號用于解出束團長度，濾波器用于優化信號。其中，濾波器為引入膜片加載的波導帶通濾波器。本技術的原理在于：設計使諧波腔工作于TM0n0模式，大大增加了諧波腔半徑值，但是帶來了無用信號r>增加的問題，為此在提取波導中加載膜片起到濾波器的作用優化輸出信號。為實現以上技術方案，設計的束團長度監測器包含工作于TM010的基波腔和工作于TM0n0的高次諧波腔，以及用于優化信號的濾波器。對于未知流強和束團長度的束流，由于束團長度對基波腔輸出信號影響較小，經過基波腔可以測量到其流強，以此流強和高次諧波腔輸出信號代入束團長度計算公式可以解出束團長度，由此未知參數束流的流強和束團長度都可以確定。本技術的優點在于：這樣的設計可以大大增加腔體半徑。例如同樣對于14.28GHz的諧振腔，工作于TM010模式的話，其腔體半徑約為6mm，已經小于一般的束流管道半徑了。工作于TM020模式，半徑使19.06mm，可以安裝及測量。附圖說明圖1是基波腔的示意圖；圖2是基波腔輸出信號隨束流流強的變化(縱坐標為CST歸一化電磁場信號強度)；圖3是五次諧波腔的示意圖(濾波器由八塊金屬膜片加載的波導組成)；圖4是五次倍頻腔俯視圖示意圖；圖5是五次倍頻腔后視圖示意圖；圖6是五次倍頻腔左視圖示意圖；圖7是五次諧波腔輸出信號隨束團長度的變化(縱坐標為CST歸一化電磁場信號強度)。具體實施方式下面結合附圖以及具體實施例進一步說明本技術。本技術公開了一種基于諧振腔的束團長度測量裝置，包括工作于TM010的基波腔、工作于TM0n0的高次諧波腔和濾波器，基波腔和高次諧波腔依次安裝于束流管道，基波腔信號由同軸探針引出于同軸線，高次諧波腔信號由小孔引出于波導，濾波器由該波導中的一小段加載膜片組成。應用實例如下：1、欲測量束流參數：束團重復頻率2.856GHz，長度στ變化范圍5～10ps，流強I0變化范圍100～300mA；2、設計的基波腔屬于普通的pill-box圓柱腔，其工作頻率2.856GHz，半徑40mm，使用同軸探針插入耦合出電磁場信號，由于輸出功率可以由輸出信號求出束流流強；基波腔示意圖如圖1，輸出信號變化如圖2；計算到的束流流強與理論束流流強的比較如表1；表1束流流強/mA測得流強/mA誤差100100.30.30％150150.50.33％200199.70.15％250250.10.04％300299.80.07％3、設計的五次諧波腔也屬于普通的pill-box圓柱腔，其工作頻率14.28GHz，工作于TM020模式，半徑19mm，使用小孔耦合將電磁場耦合至波導，輸出信號功率與束流流強和束團長度相關，將五次諧波腔和基波腔輸出功率代入下公式可以計算出束團長度：στ=15.76ln(I0R5P5)(ps)]]>其中，στ為束團長度，P5為倍頻腔輸出信號幅度，I0為束流流強，R5為倍頻腔分路阻抗值；輸出信號有高頻成分，引起對束團長度的計算誤差，引入膜片加載的波導帶通濾波器濾去雜散信號，五次諧波腔和波導濾波器示意圖如圖3。圖4是五次倍頻腔俯視圖示意圖；圖5是五次倍頻腔后視圖示意圖；圖6是五次倍頻腔左視圖示意圖；表2是五次倍頻腔設計參數。表2五次倍頻腔設計參數項目標注尺寸(mm)倍頻腔半徑Rc19.06波導寬度Ww15.799波導高度Wh7.899波導長度Wl74.54束流管道半徑Rt5束流管道長度lt43膜片間距l112.6膜片間距l213.34膜片間距l312.6膜片寬度D14.9膜片寬度D26.1膜片寬度D36.1膜片寬度D44.9輸出信號變化如圖7，計算到的束團長度與理論束團長度的比較如表3。表3束團長度/ps測得束團長度/ps誤差54.872.60％65.950.80％77.010.14％88.040.50％99.060.67％1010.070.70％本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于：包括工作于TM010的基波腔、工作于TM0n0的高次諧波腔和濾波器，基波腔和高次諧波腔依次安裝于束流管道，基波腔信號由同軸探針引出于同軸線，高次諧波腔信號由小孔引出于波導，濾波器由該波導中的一小段加載膜片組成。

【技術特征摘要】
1.一種基于諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于：包括工作于TM010的基波腔、工作
于TM0n0的高次諧波腔和濾波器，基波腔和高次諧波腔依次安裝于束流管道，基波腔信號由
同軸探針引出于同軸線，高次諧波腔信號由小孔引出于波導，濾波器由該波導中的一小段
加載膜片組成。
2.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅箐，郭江，孫葆根，周澤然，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：新型
國別省市：安徽;34