近二十年来，世界上越来越多的国家都开始研究强流质子加速器。通过强流质子加速器加速束流，利用得到的高功率的质子束轰击靶材料，产生丰富的次级粒子，包括中子、离子、介子、中微子等。根据不同的次级粒子，强流质子束在材料研究，粒子物理、核物理研究，放射性核素研究等方面均有着重要的作用。
　　在散裂中子源和加速器驱动次临界系统(ADS)中，强流质子加速器都是重要组成部分。而在强流质子加速器中，超导高频系统是核心系统，从国际上看，用于加速质子的中低p超导高频加速腔研究历史并不长，中国也是近几年开始研究中低β超导腔的，尚未进入大规模使用阶段，中低β加速腔段可以采用的腔型很多，如轮辐(Spoke)腔，半波长(HWR)腔以及椭球腔。目前，如何提高腔的加速梯度和效率是研究的重要环节之一。就目前已有的腔型来看，相比于HWR腔，Spoke腔可以进行多加速间隙(gap)设计，提高加速效率;而椭球腔随着设计D越低，其高频性能越差，机械稳定性也越差，因此在中B段，Spoke腔应是更好的方案。
　　目前对于2个gap的Spoke腔，即超导Single—Spoke腔的研制己较为成熟。对于3个gap的Spoke腔的研制，国际上欧洲散裂中子源(ESS)已经研制成功了352.21MHz、B=0.5的Double-Spoke腔，其在低温测试下的最大加速梯度达到15.3MV/m。国内中科院近代物理研究所研制成功了325MHz、B=0.52的Double-Spoke腔，并于2018年顺利通过了低温垂测，最大加速梯度同样超过了15MV/m。本文在研究超导Single—Spoke腔和超导Double—Spoke腔之外，还研究了另外一种3个gap的Spoke腔型，其与超导Double—Spoke腔的主要区别在于Spoke柱的结构变化，因为其Spoke柱上有三个“棒(bar)”成120度夹角分布，因此把其称作超导3-bar Spoke腔。
　　本文使用电磁场仿真软件CST对上述三种spoke腔进行腔型的设计和优化。通过参数化扫描来优化腔体形状以使得Epeak/Ea。。最小，同时使Bpeak/Ea。。处于较低范围，然后对三种spoke腔进行了高频参数的对比分析，最终选用了Double-Spoke腔型作为设计方案，并深度进行了电磁场优化设计。随后完成了Double-Spoke腔的Multipacting分析以及机械性能分析。Multipacting分析的结果表明在加速梯度为1到20MV/m时，该Double—Spoke腔不会因其结构而发生严重的Multipacting。同时，在机械性能分析中，通过加强筋的设计，可以有效的分散腔壁上的峰值应力至加强筋区域，减弱氦压波动，洛伦兹力失谐，麦克风效应对于超导腔的影响。机械设计结果满足超导腔的稳定运行的要求。