强流脉冲电子束时间分辨测试技术研究

简单介绍了LIA注入器中强流脉冲电子束能谱分布及发射度的测量原理.应用变象管扫描相机测量了脉冲宽度为100ns的强流脉冲电子束的能谱分布及发射度两个参量,得到了具有时间分辨本领为1ns的切伦科夫辐射图像.为强流直线感应加速器的研制,提供了实验数据.     

ADS强流质子加速器低能传输段发射度匹配研究北大核心CSCD

研制了一套强流质子源及低能传输线(LEBT)注入器用于ADS质子直线加速器。质子源产生35 ke V强流束经过低能传输段聚焦进入射频四极(RFQ)入口。低能传输段不匹配是强流RFQ中引起束流丢失的主要原因。不同加速段的束流匹配是减少束流损失与抑制发射度增长的重要手段。束流损失导致RFQ电极表面受热变形进而引起高频打火,降低RFQ长期运行的稳定性。针对以上问题,研究LEBT发射度在不同的实验条件下如何实现加速器更好的匹配。研究结果表明,LEBT出口束流在35 ke V,10 m A下,束流发射度小于0.2πmm·mrad,当LEBT螺线管电流为210和270 A时,束流在RFQ入口满足匹配条件。     

ADS强流质子加速器低能传输段发射度匹配研究

研制了一套强流质子源及低能传输线(LEBT)注入器用于ADS质子直线加速器。质子源产生35 ke V强流束经过低能传输段聚焦进入射频四极(RFQ)入口。低能传输段不匹配是强流RFQ中引起束流丢失的主要原因。不同加速段的束流匹配是减少束流损失与抑制发射度增长的重要手段。束流损失导致RFQ电极表面受热变形进而引起高频打火,降低RFQ长期运行的稳定性。针对以上问题,研究LEBT发射度在不同的实验条件下如何实现加速器更好的匹配。研究结果表明,LEBT出口束流在35 ke V,10 m A下,束流发射度小于0.2πmm·mrad,当LEBT螺线管电流为210和270 A时,束流在RFQ入口满足匹配条件。     

直线感应加速腔横向阻抗的测量

 采用束流模拟法测量强流直线感应加速器加速腔横向阻抗,给出了加速腔的测量结果。采用了时域变换法提高不匹配情况下测量精度的方法,对引起测量误差的 原因进行了分析。这有助于深入理解强流加速腔内的物理过程,改进加速腔设计,提高 直线感应加速器整机性能     

准周期聚焦–加速耦合系统的均温设计方法

强流质子直线加速器要求严格控制束流损失和束流发射度增长.理论已经证明,强的空间电荷作用在不同自由度之间的耦合,会因为其间的温度差异,通过束流的相干不稳定性,使束流发射度增长.因此,有必要按照均温的原则设计强流加速器.但是,由于质子直线加速器的各种加速结构均为准周期耦合系统,使得均温设计十分繁琐而难以达到完全均温.我们利用国际上通用的束流动力学软件TRACE3-D,给它补充了均温设计功能,通过与PARMILA程序的配合使用,可以方便地在加速器设计中实现均温条件.本文将介绍我们对TRACE3-D的修改补充,并以强流质子直线加速器设计实例,说明均温设计的必要性.     

第三届欧洲粒子加速器会议介绍

1 会议概况 第三届欧洲粒子加速器会议于1992年3月24日至28日在德国柏林召开。参加会议正式代表共计721人,其中来自美洲、亚洲和澳洲的代表共111人。这是一次世界性的加速器学术大会,会上共有报告606篇,其中特邀报告40篇。会议期间共有55个厂家参加了技术展览,内容包括超导加速腔、速调管、计算机控制系统、大功率微波源和高真空技术等。这次会议对我国的加速器研究及高亮度注入器研制等具有参考意义。 大会的特邀报告内容涉及高能对撞机、未来同步辐射装置、自由电子激光、超导加速器、强流直线加速     

质子直线加速器设计研究

当前质子直线加速器发展的两个重要方向是强流质子直线加速器和小型质子直线加速器.前者主要用于核能领域,后者主要用于质子治疗.两类加速器有着共同的特点:1.采用一些新型加速结构,它们是传统结构的组合和发展;2.加速小发射度的质子束;3.加速器应有高度的可靠性.但前者的建造难度远大于后者,它还要求具有很低的束流损失率和尽可能高的能量利用效率.研究了两类加速器设计中的一些重要问题,提出了一些设计方案.     

BEPCⅡ-Linac束流光学和轨道校正的优化研究

为实现BEPCⅡ的总体要求,对直线注入器的强流电子束和正电子束进行了系统的束流光学模拟和优化研究.提出了束流光学的自动校正环路.系统地研究了束流初始偏轴和加速器部件的安装误差对束流归一化发射度和轨道偏移的影响.提出了采用“一对一”的束流轨道校正机制,以有效抑制这些影响,确保直线注入器的束流性能.     

猝发双脉冲直线感应加速器组元研究

直线感应加速器（LIA）是产生强流、高能电子束的重要装置之一。现有的直线感应加速器均以单次方式工作，加压一次只能加速一个束流脉冲打靶，而实际应用常希望其能工作在高重复频率的猝发多脉冲模式下。对原单脉冲LIA进行猝发双脉冲改造，无疑是获得多脉冲LIA最经济最简单的方法。     

325 MHz中β超导Spoke腔的腔型对比和选择

中国科学院高能物理研究所一直在研究频率为325 MHz、中低β Spoke超导加速腔,以应用在加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子直线加速器中。通过对超导腔设计方法和设计原则的研究,使用CST仿真软件设计了单Spoke腔、双Spoke腔、三bar Spoke腔三种Spoke腔型。其中三bar Spoke腔和双Spoke腔一样,都有着三个加速间隙,但是Spoke柱的结构不同。在腔型设计中,对三种Spoke腔的模型均作了参数化处理。然后通过CST的参数化扫描来优化腔体形状以使得峰值电场与加速梯度的比值最小,同时使峰值磁场与加速梯度的比值处于较低范围。本文对三种腔型进行了高频结构优化和参数分析,选用了双Spoke腔型作为设计方案,并对电磁场等进行了优化设计。     

Damage of beryllium surface under irradiation with a high-current electron beam

Radiation damage of a beryllium surface by a high-current electron beam at the GSEP-3 accelerator is considered. The degree of damage of beryllium samples has been determined. The temperature fields inside the sample and the distributions of thermal stresses have been calculated. The reasons for beryllium surface cracking formation have been found. The concentrations of point defects have been calculated. The possible reasons for an increase in microhardness of the irradiated beryllium surface layer are discussed.     

电子束对LY12硬铝的损伤效应

对LY12硬铝受到电子束辐照时产生的热激波及材料的损伤破坏效应进行了理论计算,将计算值同实验结果进行比较,二者基本上是一致的。在研究中等能量沉积产生材料的破坏效应时,应适当考虑材料的熔化过程,所用的状态方程是GRAY三相状态方程,而在研究材料的损伤破坏时,我们修正了计及损伤效应的Bodner-Partom本构模型。     

强流二极管阳极靶温度和热形变模拟

以电子束在靶中的能量沉积剖面为桥梁,建立了二极管阳极靶温度和热形变模拟方法。该方法可获知二极管不同工作状态下靶的温度分布和热形变情况,为靶热-力学损伤研究提供基础数据,为二极管构型设计和寿命提升提供技术支撑。将该方法应用于“强光一号”短γ二极管,计算结果显示:当阳极离子密度大于1014 cm?3时（强箍缩）,靶表面温度最高可达5500～6000 ℃,热形变量达约4.5 mm;无离子流时（弱箍缩）,温度处在4500 ℃左右,形变为2.8～3.5 mm。     

Strength evaluation of brittle ceramics with surface defects subjected to thermal shock

The thermal shock strength of a ceramic material plate with a semi-elliptical surface crack is evaluated in this paper. The thermal stress distribution at the plate without crack is expressed by a polynomial form. The calculated thermal stresses are used to obtain the thermal stress intensity factors of semi-elliptical surface cracks using the geometric functions. Variations of thermal stress intensity factor with crack depth and time are obtained. For the strength evaluation of the material, crack growth analysis is conducted. In addition, the thermal shock resistance of the ceramic material plate is evaluated by the stress-based failure criterion and the toughness-based failure criterion. The critical temperature at which crack propagation starts is obtained. Applicability of the two failure criteria in thermal shock resistance evaluation of ceramic is identified and the importance of the semi-elliptical surface defects on the thermal shock resistance behaviour of ceramic materials is justified.     

连续CO2激光对红外窗口材料损伤研究

研究了连续ＣＯ２激光对几种红外窗口材料的表面损伤特性，研究表明，损伤机制在于杂质缺陷吸收造成的热冲击应力破坏。深入研究了杂质缺陷密度、焦斑与材料损伤阈值的关系，并建立了一个损伤模型。同时分析了热冲击应力破坏方式。     

电子帘加速器中阴栅组件结构的数字化设计

 在电子帘加速器的电子枪阴栅组件的结构设计中引入有限元分析法，研究不同材料不同结构的阴栅组件的温度场及其分布，进而得到了优化的结构及热源参数。在以2.35kW电功率加载于直径为１mm的热源钨丝时，在发射体上获得了产生稳定电子束流所需的1 400~1 430℃的均匀温度场，设计结构的热效率达到75%。计算中采用了一种迭代方法，只需4次迭代计算就获得了收敛的计算结果，从而在计算中能够采用各材料准确的热物性参数，使计算过程简洁有效。     

A Real-time System For Measuring Spot Size of High Energy Accelerator Using Thick Pinhole Imaging

In order to easily measure the beam spot size of high energy electron accelerators with internal target enclosed,a real–time system, based on thick pinhole imaging technique, is employed. The experimental result on a 15MeV electron linear accelerator is also presented. In this paper the principle of thick pinhole imaging and the processing of data are introduced. The usual "sandwich" method needs to develop X-ray films, while debugging the accelerator parameters it will take a lot of time. On the contrary, X–ray pinhole imaging method can make a real–time measuring: as the accelerator parameters change, we can observe the beam profile's variation on the computer screen. Then when debugging we can have a definite object in view, and adjust the accelerator parameters more efficiently.     

X-ray beam hardening correction for measuring density in linear accelerator industrial computed tomography

Due to X-ray attenuation being approximately proportional to material density, it is possible to measure the inner density through Industrial Computed Tomography (ICT) images accurately. In practice, however, a number of factors including the non-linear effects of beam hardening and diffuse scattered radia-tion complicate the quantitative measurement of density variations in materials. This paper is based on the linearization method of beam hardening correction, and uses polynomial fitting coefficient which is obtained by the curvature of iron polychromatic beam data to fit other materials. Through theoretical deduction, the paper proves that the density measure error is less than 2% if using pre-filters to make the spectrum of linear accelerator range mainly 0.3 MeV to 3 MeV. Experiment had been set up at an ICT system with a 9 MeV electron linear accelerator. The result is satisfactory. This technique makes the beam hardening correction easy and simple, and it is valuable for measuring the ICT density and making use of the CT images to recognize materials.     

强流质子加速器束流剖面分布及束晕测量系统设计

 针对一台用于加速器驱动洁净核能源系统研究、高占空比的强流质子加速器,开展强流质子直线加速器束晕产生的研究工作,其中的束流剖面分布特别是束晕部分测量的束流诊断系统是研究工作的核心内容。束晕的产生在低能量段尤其重要,且对整个直线加速器的设计有重要影响。介绍了研究束晕增长的束流输运线和测量系统的布局设计,并根据所研究的加速器束流的情况进行束流剖面探测器和束晕测量的设计和预研,包括丝靶材料的模拟计算和选择、机械驱动的控制系统设计和研究、前端模拟电路的设计和仿真模拟、以及整个系统与EPICS和VxWorks的计算机控制接口等。     

加速器驱动嬗变研究装置中关键材料的辐照损伤分析

反应堆中各结构部件的抗辐照性能,对整个系统的使用寿命及安全性有较大的影响。本工作通过MCNPx2.70蒙特卡罗软件建立CiADS散裂靶次临界反应堆模型,结合NJOY2016核数据截面处理软件制作的材料原子离位截面,在堆芯组件数分别为30,42,72盒的情况下分别计算和分析了316L、15-15Ti、SIMP 3种不锈钢材料和ZTA陶瓷作为候选结构材料的中子辐照损伤情况。当用作CiADS燃料包壳时,3种不锈钢材料中SIMP制成的包壳的R_dpa值最小,在燃料组件数为30,42,72盒的情况下其年辐照损伤量分别约为1.16,1.61和12.0 dpa/a。而ZTA制成的燃料包壳的R_dpa值均大于不锈钢材料的辐照损伤。在散裂靶次临界反应堆耦合区域,轴向上CiADS中心管在束靶作用面附近所受到的辐照损伤最大。燃料组件数为30盒时,由316L制成的中心管的辐照损伤率峰值约为2.7 dpa/a。