The FOCUSING PROPERTIES OF LOW ENERGY CW PROTON LIANCS

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1 The FOCUSING PROPERTIES OF LOW ENERGY CW PROTON LIANCS
Li Zhihui Institute of Nuclear Science and Technology, Sichuan University The 12th Symposium on Accelerator Physics, Lanzhou

2 主要内容 问题提出; 连续波低能质子加速器纵向聚焦特性; 低能强流质子加速器各方向平衡聚焦的要求; 低能连续波质子加速器的流强极限;
超导低能质子加速器; 常温低能质子加速器; 低能强流质子加速器各方向平衡聚焦的要求; 低能连续波质子加速器的流强极限; 结论及展望;

3 问题的提出 对高功率质子加速器的需求 中国连续波低能质子直线加速器研究现状 科学研究：高能物理研究：中微子 应用研究：散列中子源、ADS
两台超导注入器的研究； 低加速梯度： <1 MV/m； 低流强：10 mA; 散裂中子源直线注入器； 低占空比：0.5%； 磁铁可CW运行

4 纵向聚焦特性 大周期长度 弱聚焦 平滑近似下纵向聚焦强度的描述： 强流直线加速器设计的主要约束条件：
𝑘 𝑙0 = 𝜎 0,𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 𝑆 = 2𝜋𝑞 𝑉 0 𝑠𝑖𝑛 −𝜑 𝑠 𝑚 𝑐 2 𝛽 𝑠 3 𝛾 𝑠 𝜆𝑆 强流直线加速器设计的主要约束条件： 𝜎 0,𝑝𝑒𝑟𝑖𝑑 < 90 𝑜 大周期长度 弱聚焦

5 纵向聚焦特性 超导加速器聚焦结构特点： ~ 9 𝛽𝜆 ~ 5 𝛽𝜆 L=645 mm

6 纵向聚焦特性 1 MV/m SNS JPARC LINAC4 LANSCE Frequency (MHz) 402.5 324.0
SNS JPARC LINAC4 LANSCE Frequency (MHz) 402.5 324.0 352.0 201.25 Energy (MeV) 2.5-80 3-80 3-40 Peak current (mA) 56 60 40 E0 (MV/m) 1.5, 2.7, 2.9, 2.8,2.8,2.8 2.5, 2.7, 2.9 3.3, 3.5, 3.5 , 2.4, 2.4, 2.5 Max surface electric field (Kilp.) <1.3 <1.5 <1.7 RF duty factor 6.7% 3.1% 10% 12% 1 MV/m

7 各方向平衡聚焦要求 74 periods

8 各方向平衡聚焦要求 𝜎 𝑙,0 =75 𝜎 𝑡,0 =24

9 各方向平衡聚焦要求 平衡聚焦要求： 各方向聚焦强度尽可能一样，即使各个方向聚焦都 达到最大；
均温要求：各方向发射度尽可能相等-> RFQ设计的 要求； 广义讲：束流在各方向尽量同性；

10 流强极限 1≥u≥0.4 R = 𝜖𝑆 𝜎 𝜇>0.71

11 结论与展望 低能CW质子直线加速器的弱聚焦特性； 束流尽可能保持各向同性； 较低流强：<30 mA 展望：
超导结构：紧凑的Lattice结构，应该在低温、准直 等方面有突破； 常温结构：提高加速梯度： 实验研究加速梯度与脉冲长度的关系； 高分路阻抗、易冷却加速结构，如：½ bl结构，象CH 等；

12 致谢 CADS项目的支持； 高能所加速器中心的资助； 自然科学基金；

13 谢 谢！