射频四极场(RadioFrequencyQuadrupole，RFQ)加速器是一种能同时用其射频电场的径向分量进行聚焦和纵向分量进行加速、适用于从质子到铀离子等各种低速带电粒子的高效直线加速结构。它集匹配、成形、聚束和加速等多种功能于一身，可直接接受从离子源引出的低速强流连续束流，并以极高的俘获效率和较低的发射度增长把粒子加速到每核子几个MeV的能量。另外，由于体积小巧和使用方便等优点，RFQ加速器不管作为大型加速器的注入装置还是作为独立使用的设备都极具研究和实用价值。 中子在基础研究和社会生活中具有越来越广泛的应用，例如：中子活化分析是最灵敏的化学元素分析方法之一；硼中子俘获治癌(BNCT)是目前医学上很有发展前景的放疗手段；中子照相是一种能用于航天、航空、机械制造、核反应堆建设、生物医学、考古和炸药毒品海关检查等特殊领域的无损检测高新技术。基于强流加速器的新型中子源与核反应堆中子源相比具有污染少、体积小和造价较低等优点，而与放射性同位素中子源相比则具有中子产额高、寿命长和操作方便等优点，现已成为国际上的研究热点。对于当前已经投资建造和正在酝酿的大型散裂中子源(SpallationNeutronSource)项目，如美国的SNS和中国的CSNS等，强流低束损RFQ加速器都是其不可或缺的关键设备。 在这样的背景下以及在RFQ加速器领域长期技术积累的基础上，北京大学重离子物理研究所于2002年启动了以中子照相为主要应用目标的强流RFQ加速器中子源实验平台建设项目。本论文的主要工作就是为其设计一台强流氘离子束RFQ加速器。全文共分5章，结构如下：第一章绪论：首先介绍中子源的种类和中子照相技术的重要应用，从而引出基于强流RFQ加速器的北大中子源实验平台项目；然后概括射频直线加速器的发展历程和主要类型，并重点剖析其中的RFQ加速器的基本原理；最后对RFQ加速器的发展进行综述。 第二章北大强流RFQ加速器束流动力学设计：首先用经典的“四段论”法给出一个较好方案作为优化起点；然后对强流情况下发射度增长和束流损失的原因和机制进行不同角度的深入剖析，并介绍处于国际强流RFQ优化设计研究最前沿的两大思想：“均温”方法和Hofmann共振不稳定图理论；论文核心部分详细介绍作者根据北大强流RFQ实际情况自己探索得到的“新四段论”综合方法，所得到的具有极高传输效率和较短腔体尺寸的优化设计方案以实例的方式证明了“均温”方法对于强流RFQ优化设计属于充分条件，但不属于必要条件，为同类加速器的设计拓宽了思路；同时，展示RFQBAT这个自己开发的、旨在加速和扩展国际著名RFQ束流动力学设计软件——LANLRFQDesignCodes的高效辅助程序。 第三章北大强流RFQ加速器射频结构设计：首先分析四杆型RFQ加速器二极场效应的根源和射频功率损耗的重要区域并提出相应的优化方法；然后以高效、可靠为出发点，探索被使用的设计工具——国际著名三维电磁场计算软件MicrowaveStudio的建模问题；最后给出设计方案并在其基础上进行数值模拟实验。 第四章RFQ加速器研制实践：探讨RFQ在物理设计完成后的实际研制过程中会遇到的有关问题。结合作者在德国法兰克福大学参与的德国海德堡医用RFQ、英国卢瑟福实验室ISISRFQ和日本理化研究所的强流碳离子RFQ加速器等建造项目中所做的工作，介绍RFQ主要高频参量的测量方法，讨论安装过程中的准直和调谐等实际问题，并为北大强流RFQ的研制提出建议。 第五章结论：通过总结作者在北大强流RFQ加速器设计中为解决功率源有限和避免氘束损失引起的辐射危险而发展的优化思想和方法以体现本论文的工作量和创新点。 基于强流RFQ加速器的小型中子照相装置具有良好的商用前景，本论文为这类RFQ的研制进行了有效的物理探索并积累了丰富的设计经验。