[科普中国]-加速器射频系统

加速器射频系统在正电子断层扫描显像PET/CT检查的应用日益广泛，PET检查的患者人数也越来越多，而PET/CT检查所需的正电子显像剂大多使用11C，13N，15O和18F等正电子核素进行标记。由于其半衰期较短，核素必须由回旋加速器适时生产，因而回旋加速器生产的放射性核素决定了正电子显像剂的产量。而要稳定的提供足额、符合要求的放射性核素，就需要做好回旋加速器的质量控制。因此回旋加速器的稳定性对PET中心尤显重要。

概念加速器射频系统常用于中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）中，主要包括铁氧体加载谐振腔、射频功率源、偏流源和低电平控制系统。射频系统工作重复频率为25Hz，扫频范围为1.022-2.444MHz，单个腔体（ 双加速间隙） 可提供最大30kV加速电压。两级的调谐控制能解决快速扫频过程中的系统失谐问题，采用束流前馈、直接反馈等多种技术手段可对束流负载效应进行补偿。

CSNS/RCS射频系统是国内第1套工作在快脉冲扫频状态下的大功率射频系统，面临着宽带扫频、阻抗失配等技术难题的挑战。已完成了样机研制工作，第1批正式设备的连续高功率联调实验已完成，各项指标均达到物理设计指标要求，系统的稳定性和长期可靠性也得到了充分验证。对于强流快循环质子同步加速器射频系统，射频功率源的宽带匹配和腔体的动态调谐是系统设计中面对的核心问题。另外，如何妥善处理高流强下的束流负载效应，是在未来实际的带束运行中需要解决的关键问题。1

RDS111回旋加速器RF系统简介RF 系统是 RDS111 回旋加速器的射频电场供电系统。RF 系统工作时产生并输出高频率、高电压、高功率电场。 是加速器维护和维修的重点和难点。 研究主要阐述它的结构组成和工作原理，并给出维护维修的建议。

结构组成及工作原理电极结构——在回旋加速器真空腔内，离子源产生的负氢离子被磁场偏转，作回旋运动；被射频电场加速，回旋半径逐渐增大。加速负氢离子的射频电场由四个扇形共振电极产生，称作Dee 电极。如图1 Dee电极装在回旋加速器真空腔中的磁铁空隙，由固定于磁轭上的杆支撑，支撑杆接地，水冷却，每个扇形 30°，均匀绕圆周分布。在中心位置，电极接在一起，因而四个电极同步振荡。负氢离子回旋一周经过 4 个 Dee 时受到吸引和排斥而 8 次获得能量，轨道半径逐渐增大，直至11 MeV 引出半径。电极工作参数：离子回旋频率 18MHz，电极振荡频率 72 MHz，标准Dee 电压 30- 38Kv，每周能量增益：120-160keV。

供电电路结构——RF供电系统包括频率合成、功率放大、共轴传输、耦合网、Dee 结构以及监控线路见图2。 频率合成器采用精准的PTS x10正弦波频率发生器；放大器采用CE- 10000CTI- 72 三级线性功率放大器，分为前放、中放和末放。监控电路包括频率扫描电路、电压调整电路、频率跟踪电路、Crowbar 电路等。

频率扫描电路用于扫描寻找 Dee 振子的共振频率，电压电路用于监测和调整放大器输出到电极的加速高压。

Dee 结构的固有频率由于受热会缓慢漂移，RF跟踪电路测量共轴传输电缆的 RF 电压和 RF 电流之间的相位关系，然后调整频率合成器的振荡器的频率，进行频率补偿，以维持共振。

RF 系统维护维修参考RF 系统工作时要产生高压、高频，输出高功率，所以工作场所的温湿度要求很严格。加速器控制室和主机房湿度控制要求：