DB34/T 3240-2018 超导回旋加速器 谐振腔电压分布测试方法

ICS27.120.99

F91

DB34

安徽省地方标准

DB34/T3240—2018

超导回旋加速器

谐振腔电压分布测试方法

Superconductingcyclotron

Testmethodofvoltagedistributionforradiofrequencycavity

2018-12-29发布2019-01-29实施

安徽省市场监督管理局发布

DB34/T3240—2018

前言

本标准按照GB/T1.1-2009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。

I

DB34/T3240—2018

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characteristicimpedance

射频传输线中影响无线电波电压、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impedancematching

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microwavenetwork

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Sparameter

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resonantcavity

在射频波段能够提供加速粒子所需电场的封闭空腔。

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。

1

DB34/T3240—2018

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)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4mm～8mm，无感电阻的阻抗为特性阻抗，一般为50Ω。

5测试要求

测试要求包括：

a)测试环境温度应为10℃～35℃，空气湿度应为40％～60％；

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104MΩ。

6测试步骤

6.1以腔体中心点为圆点以孔距15mm～30mm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3mm～5mm。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20MHz～50MHz，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。

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DB34/T3240—2018

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。

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6.7将无感电阻与探针并联（接地并联），重复步骤6.3~6.6进行测试。测量并记录一组新的