DB34∕T 3240-2018 超导回旋加速器谐振腔电压分布测试方法 (安徽省).pdf
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1、ICS 27.120.99 F 91 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 32402018 超导回旋加速器 谐振腔电压分布测试方法 Superconducting cyclotron Test method of voltage distribution for radiofrequency cavity 2018 - 12 - 29 发布 2019 - 01 - 29 实施安徽省市场监督管理局 发 布 DB34/T 32402018 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本标准由合肥中科离子医学技术装备有限公司提出。 本标准由安徽省超导回旋加速器标准化技
2、术委员会归口。 本标准起草单位:合肥中科离子医学技术装备有限公司、中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院。 本标准主要起草人:宋云涛、刘广、陈根、赵燕平、黄崑成、张鑫、陈永华、杨庆喜。 DB34/T 32402018 1 超导回旋加速器 谐振腔电压分布测试方法 1 范围 本标准规定超导回旋加速器谐振腔电压分布测试方法的术语和定义、方法原理、测试设备、测试要求、测试步骤、数据处理、测试报告。 本标准适用于超导回旋加速器谐振腔电压分布的测试。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 特性阻抗 characteristic impedance 射频传输线中影响无线电波电
3、压、 电流的幅值和相位变化的固有特性, 数值上等于各处的电压与电流的比值。 2.2 阻抗匹配 impedance matching 信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同的状态, 或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同的状态。 2.3 微波网络 microwave network 电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路。 2.4 散射参数 S parameter 建立在入射波、 反射波关系基础上的网络参数, 以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述微波电路。 2.5 谐振腔 resonant cavity 在射频波段能够提供加速粒子所需电场
4、的封闭空腔。 2.6 D 形结构板 Dee 谐振腔中平面处的 D 形结构板块,主要用于产生加速电压。 DB34/T 32402018 2 3 方法原理 根据谐振腔并联分路阻抗测试理论, 谐振腔可作为微波二端口网络进行处理, 根据传输矩阵原理及互易调件,分析了探针直接测量、探针并联特性阻抗电阻测量这两种情况的原理,并分别计算出下腔体并联分路阻抗与传输系数的关系式。见附录A 公式(A.24)和(A.30)。 谐振腔电压分布测试原理的公式推导见附录A。 4 测试设备 测试设备包括: a) 矢量网络分析仪及标准校准器件,矢量网络分析仪宜为 2 端口或 4 端口,本地噪声小于 -100 dbm; b)
5、N 型接头、阻抗匹配的同轴线缆; c) 探针、无感电阻,探针直径宜为 4 mm8 mm,无感电阻的阻抗为特性阻抗,一般为 50。 5 测试要求 测试要求包括: a) 测试环境温度应为 1035,空气湿度应为 4060; b) 谐振腔外壳及矢量网络分析仪都需接地保护; c) 绝缘要求:工装条的材质表面电阻率应大于 104 M。 6 测试步骤 6.1 以腔体中心点为圆点以孔距 15 mm30 mm 取若干等距的测量点,如图 1 所示。 6.2 制备工装条,依照测量点在工装条上开孔,开孔直径应大于探针直径 3 mm5 mm。工装条应贴合谐振腔 Dee 上下间隙。 图1 测量点分布示意图 6.3 打开
6、矢量网络分析仪,以腔体谐振频率为中心频率,频宽宜设置为 20 MHz50 MHz,校准矢量网络分析仪。 6.4 将矢量网络分析仪 1 端口接入谐振腔耦合馈口,调节谐振腔的调谐结构使其达到谐振频率,再调节腔体耦合结构使其达到临界阻抗匹配状态。 DB34/T 32402018 3 6.5 将矢量网络分析仪 2 端口连接探针。测量时探针穿过工装条的测量孔,探针顶端接触 Dee 边缘,待矢量网络分析的正向传输系数(S21)稳定后记录。如图 2 所示。 6.6 从谐振腔中心位置开始,沿着测量点依次向外测量 Dee 的 S21数据。 6.7 将无感电阻与探针并联 (接地并联) , 重复步骤 6.36.6
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