α粒子RFQ束流动力学与电磁结构设计
Beam dynamics and Electromagnetic Structure Design of α RFQ
摘要: 针对质子-α粒子肿瘤治疗平台对高性能直线注入器的需求，本文开展了工作频率为220 MHz的α粒子射频四极场（RFQ）加速器的束流动力学设计。为了进一步降低ParmteqM软件自带的参数设计程序所得方案的纵向发射度，以满足后续加速结构对纵向发射度的要求，自主开发了基于Mathematica软件的RFQ参数设计程序。采用“两段式成形”设计策略对成形段进行了改进设计，该策略通过分段线性调控成形段的同步相位与调制因子的变化速率，实现了对束团聚束过程的精细控制。动力学模拟结果表明，改进后的设计方案束流传输效率高达98.1%，出口纵向归一化均方根发射度较原方案降低了近50%，显著提升了束流品质。随后利用CST MWS构建了腔体的三维模型并进行了仿真，结果表明腔体Kp因子为1.79，无载品质因数Q0为13225，调谐器频率调谐范围为-1.1MHz~1.5 MHz。通过端部底切与调谐器的联合调控，将象限内的场不平整度严格控制在了±0.5%以内。采用计算得到的三维电磁场，在TraceWin软件中进行多粒子跟踪验证。结果表明基于CST MWS三维电磁场的TraceWin验证结果与ParmteqM的模拟结果基本吻合。
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2026-04-20 17:10:55 |
ChinaXiv:202604.00288V1
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