采用脉冲悬丝法测量强流加速腔聚焦场磁轴

 介绍了利用脉冲悬丝法校正、测量加速腔磁轴，以及对10MeV LIA束输运系统中40cm长聚焦线圈磁轴偏差的测量，详细描述了实验装置和实验方法。从测得的电压波形可区分出磁轴的倾斜与偏移，并可辨别出倾斜与偏移的方向，在聚焦线圈轴向磁场最强为0.072T的条件下，通过多次实验改变悬丝电流从0 .3A到3.8A，并改变电流脉冲宽度从0.3ms到1.5ms，测出了40cm聚焦线圈磁轴的偏差，并给出了磁轴偏差分布的对应波形。测试灵敏度估计为磁轴倾斜1mrad, 偏移0.2mm。     

HIAF电子冷却装置高精度线圈磁轴测量

强流重离子加速器装置（HIAF）将采用电子冷却技术,降低重离子束流的发射度和动量分散,提高核物理及原子物理实验的精度与亮度。电子冷却装置的冷却段磁场均匀度是影响冷却效率的主要参数,HIAF电子冷却装置采用多个独立高精度线圈串联产生纵向磁场的设计,获得极高的冷却段磁场均匀度。本文介绍了一种测量高精度线圈磁轴偏角的装置,采用定位装置测量线圈的几何对称轴,通过旋转霍尔探头测量线圈中心平面上的径向与轴向磁场分布,再根据磁场测量数据计算出线圈磁轴与几何对称轴之间的偏角。实际测量表明该装置的磁轴偏角测量精度达到±0.10 mrad。测量得到的HIAF电子冷却装置冷却段线圈样品的磁轴偏角为（1.28±0.10）mrad,达到设计要求。     

基于悬丝法的螺线管磁轴测量信号处理技术

针对螺线管磁轴测量中的悬丝位置、测量信号失真、磁轴偏轴和磁轴倾斜信号的分离数据处理要求等问题,采用一种高偏置消除的信号检测与测量方法,并对探测器采用了相关的恒定驱动技术,进一步提高了信号产生的稳定性及抗干扰能力,研制了一种可以获得比较直接的悬丝振动信号的测量系统,解决了单纯采用交流耦合隔直滤波放大器或带通滤波放大器不能获得完全准确的测量信号的问题,确保了在较高的直流偏置下获得没有畸变的较小测量信号,消除了测量信号中低频分量基线倾斜及其中起伏的影响,并实现了磁轴偏移和磁轴倾斜信号的分离,极大地提高了螺线管线圈磁轴的测量灵敏度,实际测试结果显示测量灵敏度提高约1个量级。     

北京谱仪磁铁磁轴测量分析

本文着重论述了用移动线圈法测量北京谱仪磁铁磁轴的基本原理、测量方法和测量结果,为北京谱仪的正常运行提供了基本数据.     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

 根据Corkscrew运动的特征，建立了束心Corkscrew运动及其对束流发射度的影响的理论模型，并进行了数值计算，揭示了束心Corkscrew运动造成束流积分发射度增长的一般规律，分析了有关参数对积分发射度的影响。计算结果显示，束心Corkscrew运动是叠加在束心平均偏轴上的一种横向运动，同时也是一种色散效应。虽然束心Corkscrew运动与束心平均偏轴具有很多相同的激励因素，但二者具有截然不同的机理。束流的能散度和初始入射角是Corkscrew运动的两个基本因素，而传输磁场、线圈磁轴倾斜及线圈安装方式对Corkscrew运动的幅度和频率构成较大的影响，并引起束流发射度的增长。只要存在初始入射角、初始入射偏轴或线圈磁轴倾斜中的任何一种因素，就会出现束心偏轴。在数值分析的基础上，针对减小束心Corkscrew运动和束轴的偏心提出了相应的抑制措施。     

螺线管场下强流相对论电子束焦斑尺寸的限制

 分析了螺线管场下影响强流相对论电子束聚焦的主要因素,并给出了各影响因素所限制的最小焦斑。计算结果表明,当发射度和能散度的值分别控制在0.397mm× rad和1%以内, 单个螺线管磁轴的偏心不大于0.54mrad,初始注入束偏心不大于1mrad时,对于20MeV、3kA的电子束和15MeV、2.5kA的电子束,最终打靶束焦斑均可小于1.5mm。     

BEPCⅡ直线加速器的误差和抖动效应

为达到BEPCⅡ 直线加速器的设计指标,系统地研究了误差和抖动(Jitter)效应对束流性能的影响。误差效应包括束流的初始偏轴和聚焦透镜偏轴导致的色差效应;束流的初始偏轴和加速结构偏轴导致的尾场效应等。主要的抖动效应包括相位漂移抖动和高频功率源中调制器电压的抖动影响等。确定了在BEPCⅡ直线加速器上对误差和抖动的限制,如来自电子枪的束流的初始偏轴应小于等于0.3 mm,加速结构和聚焦磁铁的安装误差应小于等于0.2 mm,相位漂移抖动误差应小于等于2°,调制器的电压抖动误差应小于等于0.1%。并进一步确认了必须采用相位控制系统和束流轨道校正系统,以抑制这些误差效应的影响,达到正、负电子束流能散度小于等于0.5% 和电子束束流发射度小于等于0.25 mm·mrad,正电子束束流发射度小于等于1.60 mm·mrad 的设计目标。     

激光冲击强化激光器的研制

针对近年来发展的激光冲击强化技术,采用1级谐振8级放大的系统结构和模块化设计方法,研制出了激光冲击强化用短脉宽、大能量的Nd:YAG脉冲激光器,并对激光器技术指标进行了测试分析。在预热20 min后、环境温度变化小于2 ℃的情况下,单脉冲最大输出能量高达25 J,能量不稳定度小于3%,脉宽16~20 ns可调,脉宽不稳定度小于1 ns,光束发散角小于等于2.5 mrad,重复频率达5 Hz。对TC4钛合金进行激光冲击强化实验,大幅度提高了TC4钛合金试件表面的残余压应力。结果表明,研制的激光器各项性能良好。     

HIRFL-CSR电子冷却装置高精度螺线管线圈制作及磁场测量

 采用特殊工艺制作了HIRFL-CSR电子冷却装置冷却段高精度螺线管线圈,两个产生反向磁场的线圈同轴、平行地放置在特制的测量装置上,高精度霍尔探头位于测量装置中心平面上,探头测量面与测量装置轴线重合,测量单个线圈磁场的横向分量,调节线圈几何轴相对于测量装置轴线的夹角,测得线圈磁轴的偏角小于1×10^-3。     

“微环”电流密度分布的实验研究

本文用一个内磁探针,获得了“微环”托卡马克的环向电流密度j_φ剖面和磁轴位置随放电条件及时间的变化。观测到j_φ的最大值点偏离小环几何中心5—15mm,并对j_φ在室壁附近出现的反向现象作了初步的物理解释,最后对磁轴位移进行了分析,与等离子体位移的测量结果定性符合。     

北京大学DC-SC光阴极注入器的升级设计

 基于直流电子枪-超导加速腔（DC-SC）光阴极注入器样机的初步实验结果，北京大学提出了新的注入器的改进设计。新注入器核心结构包括皮尔斯枪和3+1/2超导腔。文章给出了它们的详细结构参数，然后采用程序，对注入器的束流动力学进行了模拟。结果发现：新注入器可以提供具有高束流品质、高平均流强的电子束，束团的电荷量100 pC，横向发射度低于2 mm·mrad,脉宽5 ps,rms束斑可达0.5 mm，重复频率81.25 MHz；也可以提供电荷量为300 pC低重复频率的高峰值流强的电子束，其横向发射度小于3 mm·mrad,脉宽约为9 ps，以满足北京大学自由电子激光（PKU-FEL）实验平台的要求。     

Frictionless mirror drive for intermediate resolution infrared Fourier transform spectroscopy

A simple and compact parallelogram mirror drive based on flexure pivots suitable for intermediate resolution Fourier transform spectroscopy is presented. The system permits 12 mm of mirror translation with a residual tilt of less than ±0.4 mrad in the horizontal plane and ±0.2 mrad in the vertical plane. A system prototype was built and fully characterized for a Fourier transform spectrometer operating on a stratospheric balloon.     

高压直流连续波光阴极注入器中发射度补偿

空间电荷效应是引起发射度增长的主要因素,特别是在高压直流连续波光阴极注入器中。分析了高压直流连续波光阴极注入器中线性空间电荷力的特点及其对电子束横向发射度的影响,并从理论上解析地研究了螺线管发射度补偿的原理及特点。最后利用Parmela程序对中国工程物理研究院高压直流连续波光阴极注入器的发射度补偿作了模拟计算。结果表明,束团电荷量为80 pC的电子束在350 keV高压直流电子枪出口处的横向归一化发射度为5.14 mmmrad,经过螺线管补偿后,其最小横向发射度变为1.27 mmmrad。电子束的发射度得到了很好的补偿。     

Slice emittance measurement for photocathode RF gun with solenoid scanning and RF deflecting cavity

The radiation of high-gain short-wavelength free-electron laser depends on the slice transverse emittance of the electron bunch. This essay introduces the method of slice emittance measurement, and shows the brief setup of this experiment using the solenoid scanning and RF deflecting cavity at Tsinghua University. The preliminary experimental results show that the slice rms emittance of the electron bunch generated by photocathode RF gun has considerable variations along the bunch and is typically less than 0.55 mm mrad for the laser rms radius of 0.4 mm.

     

光电跟踪系统控制回路一体化设计方法

为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率,以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件,基于系统建模和参数辨识,提出一种控制回路一体化设计方法,给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式,并以某半实物仿真系统进行验证。在等效正弦125sin(0.4t) (mrad)角扰动环境下,对正弦输入200sin(t)/3 （mrad）的跟踪误差峰值不大于0.5 mrad,满足均方误差小于0.5 mrad的指标要求,表明该控制回路一体化设计方法的有效性。     

Development of a superconducting solenoid for CADS

A superconducting focusing solenoid has been designed and developed for the China Accelerator Driven System (CADS). In order to meet the requirement of focusing strength and fringe field while minimizing the physical size of the solenoid, the novel optimizing design method based on a linear programming method was employed. In this report, the design of the solenoid including magnetic field optimization, mechanical design and quench protection will be introduced. The solenoid has been fabricated and tested. The testing results show that the central field reached 8.4 T and the stray field was lower than 50 Gauss in the cavity zone.     

大尺度多光谱多光轴平行性检校系统

为对室内不拆装情况下大型或整车上的多谱段光电装备进行光轴平行性检校,设计了大尺度多光谱多光轴平行性检校系统。系统采用一个多光谱平行光管提供多个谱段的无限远目标,通过二维移动平台实现平行光管的室内大跨度移动。利用倾角传感器、双线阵CCD测量系统和姿态调整机构来恢复和保证平行光管移动前后的光轴平行性,实现室内分布在车体上不同轴距不同谱段光电装备的光轴平行性进行统一检校。系统设计方案和误差分析结果表明:该系统平行光管移动前后的光轴平行性总误差小于0.142 mrad,在提高检校精度的同时还大大减小了光轴平行性检校的工作量;各分系统中倾角传感器和姿态调整机构误差对系统总误差贡献最大,通过选用更高精度的分系统还可进一步提高系统的总体精度,满足更高精度装备的光轴平行性检校要求。     

1.5 T磁感应强度水冷式螺线管线圈结构设计及仿真研究

介绍T量级水冷式螺线管线圈的结构设计及仿真研究工作。采用多层水冷结构设计,对不同温升导致的变形量进行计算并校核,最后利用POISSON程序对线圈磁场进行仿真计算。计算表明:最大温升60℃时,整个结构变形量小于0.07 mm,即探头相对位置变化量可小于0.1 mm;96.6 A电流加载时,中心区最大磁感应强度为1.5 T;0.01%精度轴向磁场宽度为40 mm,0.1%精度轴向磁场宽度为140 mm。从仿真结果来看,设计的水冷式螺线管线圈可满足磁场探头校准测量要求。