刘卧龙， 赵铭彤， 高建超， 姜 勇， 赵 军， 王志宇， 王茂成， 吕 伟， 王百川， 雷 钰， 邢庆子， 程 诚， 王忠明

(1. 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室， 西安 710024； 2. 西北核技术研究所， 西安 710024； 3. 北京航天广通科技有限公司， 北京 100854； 4. 清华大学 工程物理系， 北京 100084)

西安200 MeV质子应用装置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility, XiPAF)由200 MeV质子同步加速器和7 MeV负氢离子直线注入器组成，是基于加速器的空间质子辐照地面模拟专用装置，可开展宇航级抗辐射电子器件的空间辐射效应和辐射探测技术等方面的研究工作[1-2]。注入器由负氢离子源(IS)、低能传输段(LEBT)、RFQ、DTL和中能传输段(MEBT)组成，包括RFQ、DTL和散束器3台的工作频率为325 MHz射频腔，采用2套500 kW四极管功率源和1套15 kW全固态功率源提供射频功率，射频激励信号由LLRF产生。该注入器可产生脉冲宽度为40 μs、重复频率为0.5 Hz的7 MeV脉冲负氢离子束流，其中，RFQ将来自LEBT的负氢离子束流由50 keV加速至3 MeV； DTL进一步将束流加速至7 MeV；最后散束器将束流动量分散度由1%降低至0.45%，提高束流注入同步环时的注入效率[3-4]。腔内电场强度的幅值和相位监测控制对直线加速器至关重要，是保持束流纵向动力学参数匹配和实现束团稳定加速的关键环节。现代加速器通常使用LLRF对腔内电场强度进行监测与控制，XiPAF直线注入器采用3套独立的LLRF，实现对RFQ、DTL和散束器腔内射频电场强度的精确控制。

1 XiPAF直线注入器射频功率源

XiPAF直线注入器如图1所示。3台射频腔的工作频率均为325 MHz，以脉冲模式运行，射频脉冲最大重复频率为1 Hz。考虑建立加速电场的功率损耗、束流损耗及功率传输系统的损耗，RFQ，DTL和散束器需要的射频峰值功率分别为406 ,263,7 kW。……