分离作用射频四极场加速器的结构和工艺设计

 介绍了北京大学分离作用射频四极场(RFQ)加速器的结构特点,包括膜片式电极、支撑环式电极支撑系统、水冷系统、调谐系统及其工艺实现;介绍了基于该分离作用RFQ加速腔进行的调谐测试、高功率实验和束流实验。结果表明:调谐系统的频率调节范围及品质因数完全满足实验要求;分离作用RFQ加速腔的输入功率可以达到33 kW以上,满足高功率下稳定运行的条件;在束流实验中,把1.03 MeV的O⁺入射束流加速到1.65 MeV,半高宽能散小于3%。加速器结构满足物理设计要求,加速系统运行稳定。     

分离作用射频四极场加速器中动力学参数与极限流强的探讨

系统分析了粒子在分离作用射频四极场(RFQ)加速结构中的运动,导出了极限流强与动力学参数的关系. 存在于分离作用RFQ膜片加速间隙处的加速电场，较传统的RFQ能更加有效地加速带电粒子.四杆电极之间的射频四极场，对粒子的横向具有聚焦或者散焦作用，通过适当选取粒子动力学参数可以保证粒子在分离作用RFQ中横向和纵向运动的稳定性. 关键词： 分离作用射频四极场加速器 稳定性 反场 极限流强     

强流四杆型RFQ加速腔水冷系统的设计和数值模拟

为了研制一个强中子发生器，北京大学重离子物理研究所设计了一台高负载因子、高流强的RFQ加速器. 本文讨论了RFQ加速腔水冷系统的设计，使用有限元软件ANSYS对水冷系统进行了分析. 使用MAFIA模拟计算得到的功率密度，并将其作为ANSYS水冷模型的边界条件. 因为MAFIA程序和ANSYS程序分网方法的不同，使用一个程序来将MAFIA的结果导入到ANSYS模型中，从而建立起了RFQ加速腔的热分析模型. 通过这个热分析模型分析并检验了水冷系统的设计，确定了水冷系统的结构. 模拟计算结果表明：使用目前设计的这套水冷系统，能够使RFQ加速器工作在适宜的温度下以及长时间稳定的运行.     

北京大学加速器质谱计

北京大学重离子物理研究所和技术物理系研制的加速器质谱计于１９９２年圆满建成并投入使用，在两年多的运行中，性能不断得到改进，并取得了大量的应用成果，简要介绍其性能特点，运行情况和应用概况。     

北京大学1MeV RFQ加速器性能优化研究

在入口归一化均方根发射度为0.05mm.mrad时, 北京大学1MeV 射频四极场加速器ISR-1000束流传输效率为97%. 当更换新的ECR源时发射度增加到0.2mm.mrad, 此时束流传输效率下降为89%. 在不改变腔体结构的前提下, 对入口参数及极间电压进行了优化调整, 将效率提高到98%. 还进行了ISR-1000对入射束流参数的敏感性分析, 给出了各参数允许的变化范围.     

BNCT中子源用RFQ加速器

 分析了加速器作为硼中子俘获治疗(BNCT)中子源的优势，提出以射频四极场（RFQ）加速器作为BNCT用中子源的首选机型。对该RFQ的参数进行了选择，利用质子轰击锂靶近阈反应产生的前冲中子束能散低、散角小的优势，设定RFQ最终能量为1.9 MeV。采用“匹配均温”设计方法进行了此强流质子RFQ的束流动力学设计，并对设计方案进行了传输模拟，在入口归一化均方根发射度为0.25 mm·mrad、流强为100 mA时，束流传输效率为99.3％。选择合适厚度的锂靶，经过整形即可得到满足BNCT治疗需要的中子束。     

ECR氧离子源及整体分离环RFQ加速器低能输运系统的研制

根据研制分离作用RFQ和升级改造1MeV ISR RFQ的需要,设计了一台ECR 0+离子源及低能输运(LEBT)系统.低能输运系统使用2个静电透镜聚焦柬流,在引出电压22kV时,EBT末端得到6mA以上总脉冲束流、束流归一化均方根发射度为0.127πmm.mrad.束腰可前后移动160mm.     

用于1MeV 分离作用RFQ加速器改造的ECR氧离子源及LEBT系统的研制

An ECR O~ ion source and LEBT system have been developed for the upgrade of 1MeV Integral Split Ring RFQ at Peking University.To satisfy the requirement of RFQ,a more than 10mA oxygen beam has been extracted at 22kV through a 5mm diameter aperture.Its normalized root-mean-square emmitance is less than 0.1π·mm·mrad,which is required by RFQ accelerator.The LEBT matching section is redesigned upon the bench test results.The preliminary results will be presented in this paper.     

材料表面处理用强流电子回旋共振离子源

介绍一台2.45 GHz永磁强流电子回旋共振离子源,其外径160mm,高90 mm,放电室直径70 mm,高50 mm。微波馈入采用介质耦合方式,微波窗由一块f50 mm10 mm柱形BN和两块f30 mm10 mm的柱形陶瓷构成。离子源工作在脉冲模式下,采用三电极引出系统,最高引出电压达到100 kV,在微波输入功率300 W、进气量0.4 mL/min时,可引出峰值超过30 mA的氮离子束,在距离离子源引出孔1200 mm位置处的束流均匀区直径大于200 mm。     

A miniaturized 2.45 GHz ECR ion source at Peking University

A miniaturized 2.45 GHz permanent magnet electron cyclotron resonance(PMECR) ion source, which has the ability of producing a tens-m A H+beam, has been built and tested at Peking University(PKU). Its plasma chamber dimension is Φ30 mm×40 mm and the whole size of the ion source is Φ180 mm×130 mm. This source has a unique structure with the whole source body embedded into the extraction system. It can be operated in both continuous wave(CW) mode and pulse mode. In the CW mode, more than 20 m A hydrogen ion beam at 40 k V can be obtained with the microwave power of 180 W and about 1 m A hydrogen ion beam is produced with a microwave power of 10 W. In the pulse mode, more than50 m A hydrogen ion beam with a duty factor of 10% can be extracted when the peak microwave power is 1800 W.