[发明专利]一种高梯度返波型行波加速器及其快速能量调节方法

权利要求书

1.一种高梯度返波型行波加速器，其特征在于，其由一系列反行波加速单元(1)串联而成，每一所述反行波加速单元(1)包括加速腔(11)、盘片(12)和反行波漂移管(13)；

其中，所述加速腔(11)为两端开口的筒形结构，所述盘片(12)一体形成于所述加速腔(11)内部，且所述盘片(12)的中心开设有束流中心孔；所述反行波漂移管(13)沿轴向固定在所述盘片(12)的束流中心孔内，用于集中加速电场；在位于所述反行波漂移管(13)两侧的所述盘片(12)上对称地开设有两磁耦合孔(14)，用于使相邻两个所述反行波加速单元(1)的加速腔(11)以磁耦合的方式工作；

由此，一系列所述反行波加速单元(1)通过所述加速腔(11)依次串联在一起形成高梯度返波型行波加速器，且相邻两个所述返波型行波加速器加速单元(1)的所述反行波漂移管(13)之间存在加速间隙；

还包括定时系统和低电平控制系统，所述定时系统用于控制束流和高频功率的时序关系，所述低电平控制系统用于调节射频功率大小和相位；

通过所述定时系统控制束流和各个所述高梯度返波型行波加速器之间的时间顺序，同时通过所述低电平控制系统控制各个所述高梯度返波型行波加速器的功率值和相位关系，以在多个所述高梯度返波型行波加速器的出口实现数个特定能量的快速切换，切换时间为微秒级。

2.根据权利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，其由12-20个所述反行波加速单元(1)串联而成，并在所述高梯度返波型行波加速器的前后两端分别附加一功率馈入单元和一功率引出单元；

所述功率馈入单元主要由输入波导和第一耦合器组成，其主要作用是通过所述第一耦合器将从射频功率源输出的射频功率从所述输入波导中耦合到所述高梯度返波型行波加速器中，以建立反行波场；

所述功率引出单元由输出波导和第二耦合器组成，其主要作用是通过所述第二耦合器将所述高梯度返波型行波加速器内剩余的射频功率耦合到所述输出波导中，以保证所述高梯度返波型行波加速器内是纯的反行波场。

3.根据权利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，所述加速腔(11)的一端具有环形定位凸台，所述加速腔(11)的另一端具有与所述环形定位凸台的环形定位槽，由此相邻两个所述返波型行波加速器加速单元(1)通过所述加速腔(11)上的环形定位凸台和环形定位槽完成装配。

4.根据权利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，相邻两个所述返波型行波加速器加速单元(1)上的磁耦合孔(14)呈90°交错布置。

5.根据权利要求1所述的高梯度返波型行波加速器，其特征在于，单个所述高梯度返波型行波加速器的能量增益步长可在2-10MeV范围内按照预先优化值任意设置。