肖永川，欧阳华甫，荣林艳，薛康佳，刘盛进，曹秀霞，吕永佳，陈卫东

(1.中国科学院 高能物理研究所 东莞研究部，广东 东莞 523803；2.散裂中子源科学中心，广东 东莞 523808)

东莞硼中子俘获治疗试验装置A(BNCT_A)的加速器采用1台四翼型RFQ加速器，加速腔频率352.2 MHz，腔耗420 kW，加速器出口质子能量3.5 MeV，脉冲流强40 mA，占空比最高可达50%。BNCT_A的RFQ加速腔采用4路功率耦合器完成高频功率的馈送。功率耦合器隔离真空并将功率源发出的微波馈送到加速腔体中。功率耦合器传输高功率，而波导各部位，特别是陶瓷窗中的陶瓷片耐压有限，从而限制了功率耦合器传输峰值功率。另外，高功率高占空比造成功率耦合器上的热沉积非常大，同时功率耦合器两侧存在1个大气压差，会在陶瓷窗上产生很大应力，对易损器件陶瓷窗而言，其上的应力限制了功率耦合器的平均功率。另一方面，耦合环若温度过高也会使功率耦合器耦合度变差，造成功率反射加大。本文结合微波、热学、力学相关理论为BNCT_A的RFQ加速腔设计高功率高占空比功率耦合器，并进行高功率实验。

1 功率耦合器的微波匹配

BNCT_A RFQ加速器速调管功率源出口波导为WR2300矩型半高波导，而RFQ入腔波导采用3-1/8英寸同轴波导。功率耦合器需完成矩型波导TE11模到同轴线的TEM模的模式转换，隔离真空，将功率馈到腔体中去。因此从功能上可将功率耦合器划分为WR2300矩型转同轴波导、陶瓷窗波导、耦合环3段。耦合器结构复杂，需调节的结构参数多，整体匹配不易优化。且普通计算机内存资源有限，支撑不起太大计算模型。……