نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده‌ی فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی 3486-11365، تهران - ایران

10.24200/nst.2023.1323

چکیده

به علت تغییرات حجم ناشی از خطای ساخت، فرکانس کاواک‌های شتاب‌دهی در شتاب‌دهنده‌های خطی الکترون تغییر می‌کند. در نتیجه تنظیم فرکانسی کاواک‌ها یکی از مراحل مهم تست سرد است که باید الزامات آن در طراحی لحاظ شود. در پروژه ساخت ساختار شتاب‌دهی موج‌ایستا برای شتاب­دهنده خطی با دو انرژی، پس از طراحی، یک ساختار شتاب‌دهی آلومینیمی (شامل دو نیم کاواک شتاب‌دهی و یک کاواک تزویج) ساخته شد. در این پروژه برای جبران تغییرات ناشی از خطای ساخت، از پیچ‌های تنظیم استفاده شد. این پیچ‌ها با تغییر جزیی در حجم کاواک‌ها، فرکانس آن‌ها را تغییر می‌دهند. در این مقاله محاسبات و شبیه‌سازی تغییرات فرکانسی ناشی از تغییرات ابعادی انجام شد. بر اساس شبیه‌سازی انجام شده، طراحی پیچ‌ها برای تنظیم ‌فرکانسی در شرایط عملی انجام شد. بر اساس نتایج این مقاله، با استفاده از پیچ‌های تعبیه شده بر روی دیواره‌ی کاواک‌ها با ابعاد طراحی شده، می‌توان به میزان حداکثر 10 مگاهرتز فرکانس تشدید را تغییر داد. لذا با استفاده از روش انتخابی تنها تغییرات فرکانسی ناشی از خطای ساخت به میزان مورد اشاره قابل جبران است. در این پژوهش، فرکانس تشدید ساختار شتاب‌دهی برای مد 2/π برابر با 5/2998 مگاهرتز تنظیم شد و حد دقت مکانیکی ساخت در نمونه نهایی 200 میکرومتر به­ دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The frequency adjustment study of standing-wave accelerating cavity of linac: calculations, simulations and measurement results

نویسندگان [English]

  • S. Zarei
  • F. Ghasemi
  • Sh. Sanaye Hajari
  • M. Shirshekan

Physics and Accelerators Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:11365-3486, Tehran-Iran

چکیده [English]

The frequency of cavities in electron linear accelerators changes because of volume variation and manufacturing error. Adjusting the frequency of cavities is one of the most important steps in a cold test, which must be considered in the design. In constructing a standing-wave tube for dual-energy linac, an aluminum tube (including two half-acceleration cavities and one coupling cavity) was constructed. In this project, to modify the changes caused by a manufacturing error, adjustment screws were used. These screws change the frequency by somewhat changing the volume of the cavities. In this paper, the calculation and simulation of frequency changes due to dimensional variation were carried out. Based on the calculation and simulation, the design of screws for a frequency adjustment in experimental conditions is done. According to the results of this paper, using the screws on the cavities wall, the resonant frequency can be changed up to 10 MHz. Therefore, using the selected method, the frequency changes caused by the manufacturing error can be compensated to the extent mentioned. In this study, the tube's resonant frequency for the π/2 mode was set equal to 2998.5 MHz, and the mechanical accuracy of the construction was obtained at 200 μm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Frequency tune
  • Cold test
  • Accelerating cavity
  • Electron linear accelerator
1. E.L. Ginzton, C.S. Nunan, History of microwave electron linear accelerators for radiotherapy, IJROBP., 11, 205 (1985).
 
2. J.St. Aubin, The Design of a Simulated In-line Side Coupled 6MV Linear Accelerator Waveguide, Med. Phys., 37, 466 (2010).
 
3. P.M. Lapostolle, A.L. Septier, Linear accelerators, (North-Hall and Publishing Company, Amsterdam, 1970).
 
4. S. Nazemi, M.Sc. thesis, Shahid Beheshti University, 2008 (In Persian).
 
5. S. Zarei, et al., Design of a side coupled standing wave accelerating tube for NSTRI e-Linac, JINST,  12, 9026 (2017).
 
6. S. Zarei, Phd. thesis, Nuclear Science and Technology Research Institute, 2018 (In Persian).
 
7. L.C. Maier, J.C Slater, Determination of field strength in a linear accelerator cavity, Applied Phys., 23, 78 (1952).
 
8. F. Ghasemi, Phd. thesis, Shahid Beheshti University, 2015 (In Persian).
 
9. Teledyne-e2v, Magnetrons, MG5193 Datasheet, https://www.teledyne-e2v.com/products/rf-power/ medical-magnetrons/.
 
10. G. Benguang, et al., A Tuning Method for Side coupled standing Wave Accelerating Tubes, Nucl. Instrum. Meth.- A ,  261, 339 (1987).