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加速器质谱技术(AMS)由于其超高灵敏度在考古学、生命科学等众多领域有着广泛的应用，到目前为止，AMS装置中的加速器一般采用串列加速器，但串列加速器具有束载能力弱等问题。RFQ加速器具有体积小，流强高的优点，但通常其输出束流的能散较大，使AMS探测器的分辨率下降。
本文就如何减小RFQ加速器输出束流的能散进行了系统的理论研究和程序模拟。并结合最新的分子离子剥离实验结果，完成了可应用于AMS装置的外聚束RFQ束流动力学设计，并就RFQ-AMS系统的设计提出了初步的方案。
论文首先对AMS系统的发展进行了综述，介绍了近二十年来基于串列静电和小回旋加速器的AMS系统小型化发展趋势。AMS装置小型化的重点在于降低加速器的加速能量，在较低的能量下进行剥离，使杂质分子离子能够得到完全离解。
第二章首先介绍了RFQ加速器的基本原理，及国际上将RFQ加速器应用于AMS己取得的成果，进一步提出RFQ-AMS装置小型化的关键是应用最新的分子离子剥离实验结果，并成功地降低RFQ加速器输出束流的能散。
第三章首先回顾了RFQ动力学设计的基本方法，比较了连续束流和脉冲束流注入RFQ的区别，论证了外聚束对于减小RFQ输出束流能散的作用。基于对相运动方程的分析，提出了减小能散的另外两条途径：减小RFQ加速段同步相位|φs｜和调制系数m，并通过束流动力学模拟进行了论证。随后讨论了RFQ加速器对于不同质量粒子传输的选择性，指出了这项特性应用于AMS系统的优势。
最后提出了一种应用于AMS系统的RFQ动力学设计方案。
第四章初步提出了RFQ-AMS系统的整体方案，并讨论了在低能量情况下AMS高能分析系统面临的问题和解决途径。
附录对其它放射性核素AMS系统小型化进行了展望。