loading李波 等
Figure 8. Structural parameter diagram of elliptical cavity 图8. 椭球腔结构参数示意图
199198.5198197.5197196.5196195.5195194.5644ReqReqpcR/mmReq = -0.2682f0+ 370.02Reqpc = Req + 1.47646648f0/MHz650652 Figure 9. Frequency varies with Req 图9. 椭球腔频率与赤道半径的关系 7. 调谐敏感度计算 超导椭球腔工作频率的调节是基于改变腔体的形状来实现的，调谐器通过挤压腔体产生轴向形变[11]，如图10所示，进而带来频移。不同的调谐压力或位移产生不同的频移，如图11所示。通过仿真计算得到调谐器每推进1 mm的位移，腔体工作频率会减小231 kHz，即调谐敏感度为231 kHz/mm。
Figure 10. Deformation of elliptical cavity caused by tuning displacement 图10. 椭球腔调谐位移形变
DOI: 10.12677/nst.2020.83015
135
核科学与技术
李波 等 200150Δf/kHz10050000.10.20.3y = 231.2x -0.2730.40.50.60.7Tuner shifting/mm0.80.91 Figure 11. The relationship between tuning displacement and fre-quency shift 图11. 调谐器位移与调谐频率偏移关系 8. 总结与展望 对CSNS-II超导椭球腔研制过程中工作频率的影响因素进行了仿真计算分析，腔体运行在真空环境下，仿真计算采用真空介质，因此介质的影响不需要计入，真空形变导致的频移较小。腔体2 K降温收缩导致的频率增加量与抛光200 μm厚度导致频率减小量相当。总的频移在几十kHz，可以通过调整赤道半径修正，对于这个不大的量也可以通过预调谐机或调谐系统进行调整。赤道半径与频率的关系和调谐灵敏度本文已经给出，作为研制超导腔的重要指导，确保椭球腔最终工作频率的准确。下一步需要在腔体加工过程中对上述的仿真计算结果进行实测核对。
基金项目
广东省基础与应用基础研究基金联合基金，基金编号2019B1515120012。
参考文献
[1] Wang, S., Fang, S.X., Fu, S.N., et al. (2009) Introduction to the Overall Physics Design of CSNS Accelerators. Chi-nese Physics C, 33, 1-3. https://doi.org/10.1088/1674-1137/33/S2/001 [2] Wei, J., Fu, S.N., Tang, J.Y., et al. (2009) China Spallation Neutron Source—An Overview of Application Prospects. Chinese Physics C, 33, 1033-1042. https://doi.org/10.1088/1674-1137/33/11/021 [3] 李波, 刘华昌, 王云, 等. CSNS-II超导椭球腔的高频设计和二次电子倍增研究[J]. 核技术, 2019, 42(8): 080201. [4] 温良剑. ADS中β强流超导加速腔物理研究[D]: [硕士学位论文]. 兰州: 中国科学院近代物理研究所, 2016: 36. [5] Padamsee, H. (1998) RF Superconducting for Accelerators. A Wiley-Interscience Publication, New York.
[6] Chiaveri, E. and Lengeler, H. (1984) Welding of Niobium Cavities at CERN. Proceedings of SRF Workshop, Geneva,
611-625. [7] 陈向林, 唐县娥, 法涛, 等. 超导射频腔用铌材的表面化学抛光技术[J]. 稀有金属材料与工程, 2018, 47(8):
2472-2476. [8] 刘亚萍, 李少鹏, 王光伟, 等. BEPCII 500MHz超导高频腔的仿真计算[C]//中国核科学技术进展报告——中国核
学会2009年学术年会论文集. 北京: 中国核学会, 2009: 182-187. [9] 刘亚萍. BEPCII 500MHz铌腔的研制[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国科学院高能物理研究所, 2011: 38. [10] 郑洪娟. ILC/CEPC超导加速系统设计及关键技术研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国科学院高能物理研究所,
2016: 74. [11] 米正辉. 超导腔调谐器设计研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国科学院高能物理研究所, 2015: 29.
DOI: 10.12677/nst.2020.83015
136
核科学与技术