BEPC Ⅱ工程磁铁设计与制造

北京正负电子对撞机(BEPC)改造工程是将原来的单环升级为高亮度的双环对撞机(BEPCⅡ),即在现存的BEPC隧道里增加一个新的储存环.使得BEPC Ⅱ能够提供从1.0GeV到2.1GeV能量范围的高亮度对撞束流供高能物理实验用,同时外环还要兼容2.5GeV能量250mA流强的同步辐射专用模式运行,实际上相当于有3个储存环运行.由于受到BEPC储存环隧道空间的局限,物理上的高亮度要求,以及BEPCⅡ真空盒设计采用带前室(Antechamber)结构,因此给各种磁铁设计与制造增加了相当大的难度.着重介绍BEPCⅡ储存环和对撞区中几种主要常规磁铁的设计、制造概况,同时也给出了相应的磁场测量结果.     

BEPCⅡ工程磁铁设计与制造

北京正负电子对撞机(BEPC)改造工程是将原来的单环升级为高亮度的双环对撞机(BEPCⅡ), 即在现存的BEPC隧道里增加一个新的储存环. 使得BEPCⅡ能够提供从1.0GeV到2.1GeV能量范围的高亮度对撞束流供高能物理实验用, 同时外环还要兼容2.5GeV能量250mA流强的同步辐射专用模式运行, 实际上相当于有3个储存环运行. 由于受到BEPC储存环隧道空间的局限, 物理上的高亮度要求, 以及BEPCⅡ真空盒设计采用带前室(Antechamber)结构, 因此给各种磁铁设计与制造增加了相当大的难度. 着重介绍BEPCⅡ储存环和对撞区中几种主要常规磁铁的设计、制造概况, 同时也给出了相应的磁场测量结果.     

第一台直线对撞机开始生产Z^0粒子

1989年4月12 日,在美国斯坦福直线加速器中心(SLAC),人们为高能物理发展的又一大喜事——在建成世界上第一台这类直线对撞机SLC两年后,首次产生了Z0粒子而沉浸在喜悦之中. 由B.里克特教授主持兴建的SLC工程于1983年正式开工.其主要目的有两个:一是发展加速器技术,使建成的新型正负电子对撞机相对于电子储存环对撞机而言,在大幅度提高束流能量时并不需要大大增加经费,为正负电子对撞机向更高能发展开创新途径.二是寻找理论家们预言的传递弱相互作用的中间玻色子Z0,并且可以做许多物理研究工作. 西欧核子研究中心(CERN)的LEP是当今世…     

等离子体尾场“涡轮增压”粒子加速器

当2000年欧洲粒子研究所（CERN）的大型正负电子对撞机（LEP）被拆除时，该对撞机已经创造了将电子能量加速到100GeV以上的记录．但是这样高的能量并不容易达到．利用原来LEP的隧道新建的大型强子对撞机LHC的造价为10亿美元．     

基于微波-电子康普顿背散射的环形正负电子对撞机束流能量测量方案

环形正负电子对撞机(CEPC)束流能量的精确标定是希格斯粒子质量宽度、W/Z玻色子质量的精确测量,从而精确检验标准模型的基本实验依据.基于此,束流能量的误差控制要求在10~(–5)水平.康普顿背散射方法是适用于百GeV高能电子对撞机束流能量高精度标定的测量方法.本文拟采用微波电子康普顿背散射后对散射光子能量的精确测量,来反推CEPC束流能量,理论预计精度可达到3 MeV左右.首先根据设计需求选定圆波导传输TM01模微波,并求解该条件下的电磁场分布情况及坡印廷矢量.根据波导内光子分布传输情况提出设计思路简化计算的复杂程度,结合高纯锗探测器灵敏度、同步辐射本底等限制条件联立方程求解符合设计要求的参数.使用最优的一组波导内径、微波波长、电子入射角数据求得微波功率为100 W时的微分散射截面对能量的导数及对撞亮度,进一步求得15 MeV能量的散射光子数密度,根据该能量下同步辐射光子数密度的大小分析了信噪比.理论上论证了该方案的可行性并讨论了该方案有待进一步研究的技术难点与问题.     

离子俘获的线性理论及其应用

从线性理论出发,研究了电子束团在储存环里均匀分布和束团串两种情况下离子俘获的条件;在离子系统里引入Twiss参量,推导出电子束团串俘获离子的阈值流强的公式;并以此讨论北京正负电子对撞机(BEPC)在同步辐射专用运行时观察到的电子束流现象,提出采用束团串运行来克服BEPC中的束流寿命下降.     

多粒子模拟方法分析北京正负电子对撞机储存环束团长度拉伸效应

采用多粒子模拟方法,分析了北京正负电子对撞机(BEPC)储存环纵向不稳定性,给出了BEPC储存环束团长度与单束流强的关系,得出了阈值流强.模拟结果与BEPC95年4月实测结果符合较好.     

北京正负电子对撞机BEPC和BEPCⅡ

对撞机是一种把两束相向运动的带电粒子加速到高能量,并使之在其中进行对撞的加速器,是探索物质微观世界的强有力的工具。北京正负电子对撞机由四大部分构成:注入器与束流输运线、储存环、北京谱仪和同步辐射装置。直线加速器产生的正负电子束分别由两支束流输运线注入到储存环。正负电子束流在储存环中积累并达到所需要的流强和能量时,在对撞点交叉、对撞。安放在对撞点的北京     

我国现阶段性能最强的同步辐射装置BSRF

北京同步辐射装置（ＢＳＲＦ）是北京正负电子对撞机的一部分,于１９９１年投入使用。它利用高能电子束流在储存环内做循环运动时,沿切线方向上辐射出的高性能射线作为光源,利用特殊设计的光束线把同步辐射光引到位于储存环外侧的实验大厅内一个个实验站,提供各个学科的科学家开展科学研究和开展高新技术。 北京正负电子对撞机（ＢＥＰＣ）的特点是“一机两用”,它有两种工作模式：（１）高能物理模式──在储存环里有高能正、负电子循环,使它们在高能粒子探测器的中心部位发生碰撞,产生新的高能粒子,进行高能物理的研究;（２）同…     

北京正负电子对撞机重大改造工程储存环调试运行期间辐射剂量监测与分析

介绍北京正负电子对撞机重大改造工程储存环加速器调试运行期间周围环境、工作区域各监测点的平均辐射剂量率水平.给出了电子环调试、正电子环调试、正负电子双环对撞调试、同步辐射光用户实验及不同束流频率下的典型剂量率水平曲线图,并提出了防护建议.总体监测数据表明,储存环调试运行期间,主体屏蔽及局部防护措施满足了储存环加速器调试运行需要,达到了设计指标.     

封面说明

北京正负电子对撞机（BEPC）于1988建成后，成为τ-粲能区国际领先的对撞机，在1.89GeV的亮度为1．2×10^31cm^-2s^-1，取得了诸如τ轻子质量精确测量、R值测量和新粒子X（1835）的发现等举世瞩目的物理成果。为了争夺在τ-粲能区的物理成果，美国康奈尔大学于2000年提出了CESRc／CLEOc的计划，把束流能量从原来的5．6Gev降低到1．55-2．5GeV，在1．89GeV时的亮度达到6×10^-31cm^-2s^-1，超过了BEPC。     

北京正负电子对撞机重大改造工程储存环调试运行期间辐射剂量监测与分析

介绍北京正负电子对撞机重大改造工程储存环加速器调试运行期间周围环境、工作区域各监测点的平均辐射剂量率水平. 给出了电子环调试、正电子环调试、正负电子双环对撞调试、同步辐射光用户实验及不同束流频率下的典型剂量率水平曲线图, 并提出了防护建议. 总体监测数据表明, 储存环调试运行期间, 主体屏蔽及局部防护措施满足了储存环加速器调试运行需要, 达到了设计指标.     

CSRm内靶实验中的轻离子束流寿命模拟研究

 建立了内靶对兰州冷却储存环主环束流影响的单粒子跟踪模拟程序,对pellet小丸靶和碳靶对束流带来的负面影响进行了模拟研究,主要讨论CSRm内靶实验中的束流存活率和束流寿命状态。结果显示利用厚度为1×10¹⁶ atoms×cm^-2小丸内靶时,2.6 GeV质子束流寿命在100 s量级,而对于目前技术水平下的碳膜靶 (厚度为 5×10¹⁷ atoms×cm^-2),质子束流寿命为s量级;束流寿命和束流能量基本成正比关系,束流寿命和内靶厚度近似成反比关系。     

LHC上的ATLAS实验

1989年欧洲核子中心（CERN）的质心能量100-200GeV的正负电子对撞机LEP（Large Electron-Positron Collider）正式运行。LEP后建什么样的加速器,国际社会早有共识,即建造一台质心能量为几十TeV的质子对撞机。20世纪80年代以来,两个类似的强子对撞机,即美国的SSC（Super Superconductive Collider）和CERN的大型强子对撞机LHC（Large Hadron Collider）同时进行预研。     

高能正负电子对撞实验的若干新进展

本文介绍在西德高能正负电子对撞机佩特拉(PETRA)上马克-杰(MARK J)实验组近一年来(1978年10月到1979年8月)取得的实验成果. 佩特拉是西德汉堡德意志电子同步加速器中心(DESY)的一台高能正负电子对撞机.在佩特拉对撞机中,正负电子能量的设计指标是19 GeV,即对撞时质心总能量为38 GeV.这台对撞机从1978年10月开始运转,到1979年8月底,先后运行的质心总能量分别是13GeV,17GeV,22 GeV,27 GeV,30 GeV和 31.6GeV,以后还将继续提高到38 GeV,它是目前世界上能量最高的正负电子对撞机.佩特拉对撞机的大图及交叉点见图1. 马克-杰实验组是…     

为什么要建造各种各样的加速器

 从《高能物理》和《现代物理知识》杂志上我们已经熟悉了许多高能加速器的名字.譬如说,固定靶质子加速器AGS、SPS、TEVATRON;质子-反质子对撞机S(?)PS;正负电子对撞机SPEAR、DORIS、CESPPEP、PETRA、TRISTAN,最近我国建成了一台正负电子对撞机BEPC,西欧CERN建成了能量更高的正负电子对撞机LEP.为什么世界上要建立如此多的种类不同的高能加速器?世界上已经有了能量高的加速器为什么又还在建造能量低的加速器?等等.一般说来,不同类型和不同能量的高能加速器服务于不同目的的粒子物理实验.根据物理实验的物理目标,选用不同的加速器作实验,选用固定靶加速器或者对撞机;选择质子加速器或者电子加速器;选择能量低的或者能量高的,等等.     

合肥国家同步辐射X射线吸收精细结构实验站简介

我国第一台专用型的合肥国家同步辐射加速器U7C光束线上的X射线吸收精细结构(XAFS)实验站于1998年12月完成建设和初步的调试工作.储存环电子能量为0.8GeV,使用三极6T的超导Wiggler磁铁插入件,可提供的最高能量约为15000eV的X射线.9000eV单色X射线的强度约为3×10     

北京谱仪（BESⅢ）的物理研究

世界上第一台粒子对撞机是20世纪60年代在意大利国家核物理实验室发展出来的。自原理验证样机ADA完成后,第一台正负电子对撞机ADONE于1969年在罗马郊外的小镇FRASCATI建成,并投入运行。稍后美国斯坦福大学建成了质心系能量为3．1GeV的正负电子对撞机,称作SPEAR,并在其上取得了极为丰硕的成果。     

BEPCⅡ直线注入器重大改进进展

BEPCⅡ是“工厂”型的高亮度正负电子对撞机.它要求其直线注入器提供高能(1.89GeV)和强流(40mAe+,30 0mAe- )的正负电子束以实现全能量注入和高注入速率(5 0mA/min .e+) ,并要求直线注入器出口正负电子束的发射度低(1.6πmm·mrade+,0.2πmm·mrade- )、能散小(±0.5 % )以满足储存环接受度的要求.因此,必须对现有BEPC的直线注入器作重大改进,包括新电子枪及其束流调整系统、新正电子源及其磁号装置、新微波功率源及其相位控制系统、新的束流轨道和光路调整系统等.这些新系统和装置大多已完成了设计、研制、测试和试组装等,将在今年的春夏安装于隧道,并期望在年底前获得正负电子束.     

上海光源储存环束流托歇克寿命研究

上海同步辐射装置(SSRF)是目前在建的第3代专用同步辐射光源. 其储存环电子能量3.5GeV, 设计束团发射度3.9nm•rad. 托歇克寿命将是影响束流寿命的最主要因素, 它主要受限于储存环的能量接受度. 储存环的能量接受度不但取决于 高频电压, 同时也受动力学孔径和物理孔径的影响. 因此能量接受度的计算将是复杂的. 通过计算机模拟跟踪的方法计算储存环各点的能量接受度, 其程序是建立在Accelerator Toolbox(AT)基础上的自编程序. 通过这些能量接受度数据给出更加准确的托歇克寿命, 并且分析了感兴趣的不同运行条件下的托歇克寿命的变化情况.