HIRFL—CSR实验环电子冷却装置调试

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置采用了能够产生空心电子束的电子枪。弯曲螺线管内采用了静电偏转电极，冷却段采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计。测量了沿离子束运动方向冷却段磁场分布及磁场平行度、电子枪和收集器性能、300kV高压电源相关参数。结果表明，此装置达到了预期的设计目标。: In CSRe electron cooling device， a special electron gun which can produce variable profile electron beam with different size and density distribution was adopted for decreasing ion losses. Electrostatic bending device was used for reducing electron beam losses and improving vacuum condition. The instability of the electron beam is suppressed because the secondary electrons from collector would come back to the collector in the same orbit finally. Longitudinal magnetic field with parallelism better than 10-4 was achieved by adopting of independent high precise solenoid coils at cooling section. In this case， the r.m.s deviations of the transverse magnetic field at cooling section in horizontal and vertical direction are 3.298×10-5 and 2.458×10-5 respectively. The characters of the gun and collector were investigated. The results were presented and indicate that it achieves the design purpose very well.     

HIRFL–CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发,分析并推出了HIRFL-CSR电子冷却装置上的横向电子束温度,并得到了一些重要结论.     

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置磁场测量

在HIRFL-CSR实验环电子冷却装置上采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计,获得很高的冷却段磁场平行度。使用霍尔片测量磁场的分布,使用磁针测磁方法测量冷却段磁场的磁轴偏角,并根据测量及计算结果对单个线圈磁轴进行微调。测量及调试结果表明,在施加电流为额定电流的一半时,冷却段磁感应强度为0.078 T,剩余磁场小于2×10-4 T,磁场不平行度小于1×10-4,达到了预期的设计目标。     

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置磁场测量

 在HIRFL-CSR实验环电子冷却装置上采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计,获得很高的冷却段磁场平行度。使用霍尔片测量磁场的分布,使用磁针测磁方法测量冷却段磁场的磁轴偏角,并根据测量及计算结果对单个线圈磁轴进行微调。测量及调试结果表明,在施加电流为额定电流的一半时,冷却段磁感应强度为0.078 T,剩余磁场小于2×10^-4 T,磁场不平行度小于1×10^-4,达到了预期的设计目标。     

HIRFL—CSR电子冷却装置的电子枪设计

从理论上推导并分析了绝热加速原理,进而应用改进的EGUN程序对HIRFL – CSR冷却装置电子枪进行了模拟设计。给出了电子束的横向温度随电极结构和螺线管纵向磁场的变化情况。计算结果表明：在冷却装置的整个工作能量范围内,可以获得横向温度低于0.1eV的电子束。     

HIRFL—CSR电子冷却装置的电子枪设计

 从理论上推导并分析了绝热加速原理，进而应用改进的EGUN程序对HIRFL – CSR冷却装置电子枪进行了模拟设计。给出了电子束的横向温度随电极结构和螺线管纵向磁场的变化情况。计算结果表明：在冷却装置的整个工作能量范围内，可以获得横向温度低于0.1eV的电子束。     

HIRFL—CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发，分析并推出了ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ电子冷却装置上的横向电子束温度，并得到了一些重要结论。     

HIRFL－CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发，分析并推出了ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ电子冷却装置上的横向电子束温度，并得到了一些重要结论．     

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。     

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。     

HIRFL-CSR主环电子冷却模拟计算

以¹⁶O⁸⁺为例,用电子冷却模拟程序计算了冷却时间随离子能量、初始发射度、初始动量分散、离子流强以及离子电荷态的变化规律,研究了储存环在冷却段的β函数和色散函数对冷却时间的影响.     

HIRFL-CSR 实验环电子冷却装置参数优化

 以400MeV/u的²³⁸U⁹¹为例,用电子冷却模拟程序计算了冷却时间随冷却段长度、冷却段磁感应强度、磁场平行度、电子密度、电子束半径、电子温度的变化规律,并分析了影响冷却时间的因素,获得了电子冷却装置最优参数。     

兰州重离子加速器冷却储存环中电子冷却性能

为了在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上开展一维离子束序化的研究,在CSR主环上,对6.39 MeV/u的58Ni19+离子束进行了冷却累积实验。测量了离子束与电子束之间不同的水平、垂直夹角以及不同电子束剖面的情况下,束流累积及束流寿命变化情况;重点研究了离子束衰减过程中动量分散随离子数的变化规律,拟合计算得到了动量分散随离子数按照幂函数衰减的指数;在给定离子数的情况下,动量分散随夹角、电子束剖面的依赖关系,为下一步在CSR上获得纵向一维有序化离子束的研究做准备。在实验中观测到在较大的夹角情况下,离子束出现纵向振荡和中心频率移动。     

HIRFL-CSR电子冷却系统空心电子束性能研究

 电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关。由于强流电子束自身产生的空间电荷场,使得电子束的速度离散,增加了电子束温度,降低了冷却效率。为了减小空间电荷效应,HIRFL CSR的电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却。通过分析实心电子束和空心电子束的空间电荷场,研究了其对电子束速度和温度的影响。     

储存环内电子冷却过程模拟

考虑储存环内离子的横向振荡和纵向振荡的运动特性,模拟了HIRFL-CSR内重离子束的电子冷却过程.给出了离子束的横向发射度和纵向动量散度随时间连续变化的图象,由此分析了电子束的空间电荷效应,冷却段色散函数和横向电子束温度对冷却过程快慢的影响.