120 MeV電子直線加速器束流準直研究

孫 彬 王 煜 黑東煒 李斌康 譚新建 翁秀峰 劉 軍 張小東 付竹明

（西北核技術研究院 強脈沖輻射環境模擬與效應國家重點實驗室 西安710024）

基于光陰極微波電子槍的S波段常溫直線加速器，可以產生低發射度、低能散、精確時間同步的高品質束流。電子束團在傳輸過程中，會受到束線上的各種元器件誤差的影響，如果束流偏離設計的中心軌道，就會影響束團發射度等參數，為了獲得更好的束流參數，應要對束流軌道進行測量和控制。傳統機械準直方法的精度通常在百微米量級，難以滿足120 MeV電子直線加速器的50 μm以內的準直要求。20世紀80年代逐漸發展起來了一種基于束流的準直技術，該方法不依賴機械測量工具的高度精密性，通過逐個掃描四極磁鐵的電流值，配合束流位置檢測器（Beam Position Monitor，BPM）的讀數，通過計算消除束流軌道和四極鐵之間的偏差，使電子束團精準地通過四極鐵磁中心，達到減小二極場踢力擾動，抑制發射度增長，在相同電子槍和束線lattice的情況下，使加速器獲得更好的束流品質［1-4］。

1 基于束流的準直方法

120 MeV電子直線加速器由光陰極微波電子槍、兩段3 m長SLAC型S波段行波加速管、發射度補償螺線管線圈、加速段螺線管線圈、鎖模激光器系統、同步控制系統、三套速調管微波功率源及各類電源和磁鐵等組成，如圖1所示。電子束設計指標為：電荷量0.1～0.5 nC，歸一化發射度＜1.0 mm·mrad，能散＜0.3%（均方根值（Root Mean Square，RMS）），束團長度1～3 ps（RMS）［5］。

圖1 120 MeV電子直線加速器結構Fig.1 Configuration of 120 MeV electron linear accelerator

電子束流軌道受到四極鐵磁場、磁鐵電源抖動、環境溫度和束線局部溫度等眾多因素影響，如果束流通過四極鐵時軌道偏離了四極鐵的磁中心，四極鐵將對束流產生一個二極分量的作用力，從而給束流軌道帶入擾動［6］。……