强流直流束在螺线管透镜中传输的Lie映射

用Lie代数方法分析了强流直流束在螺线管透镜中的传输, 考虑了两种情况：一种情况是外磁场力大于空间电荷力, 另一种情况是外磁场力小于空间电荷力. 得到两种情况下的传输矩阵. 分析结果编制成了程序, 并计算了ECR离子源之后的束流传输系统.     

强流脉冲束在螺旋管透镜中的非线性传输计算

为计算强流脉冲束在螺旋管透镜６维相空间中的非线性传输,用Visual Fortran 6.5语言设计了一个计算程序,计算由漂浮空间、螺旋管透镜等元件组成的束流光学系统。程序在计算非强流脉冲束流的线性传输时,粒子的轨迹通过矩阵的直接相乘计算得出;程序在计算强流脉冲束流的非线性传输时,需要考虑束流中的空间电荷效应对束流传输的影响,在束流运动过程中,空间电荷场也在不断地变化,而且粒子运动的轨迹与空间电荷势又是相互依赖的,因此需要求得一个自洽的解,先把元件分成若干均等的区间,把电流分成若干等份,后采用束流电流迭代与元件区间迭代的计算方法。程序运行结束时,横向和纵向相图以及束流光学系统的束流包络线可以在微机屏幕上直观地显示出来。     

强流束在二极磁场中传输的模拟计算

为了研究空间电荷力对束流在二极磁场中传输的影响,从理论上用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在二极磁场中的传输矩阵,编写了束流在二极磁场等元件中传输的计算程序。用Powell优化方法计算非强流束传输实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解。在不同束流流强条件下,运用该程序与其他程序进行了模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析。模拟结果表明:束流流强越大,束流包络曲线横向发散越显著,空间电荷效应越强。     

强流脉冲束在静电透镜中非线性传输的Lie代数分析

用Lie代数方法分析了相对论强流脉冲束在轴对称静电透镜中的非线性传输,得到粒子在6维相空间(x,x′,y,y′,τ,pτ)中的2级近似轨迹.在分析中,把静电透镜的场作用区分成若干小段,每个小段看作匀加速段,而每个分点看作薄透镜,依次施加Lie变换,就得到轨迹的各级近似.这里,假定粒子在相空间中为K-V分布.     

强流束在二极磁铁中的非线性传输—Lie代数分析

用Lie代数方法分析了带电粒子束在二极磁铁中的非线性传输,包含了空间电荷效应。粒子在相空间中的分布采用K V分布。轨迹分析的结果做到二级近似,根据需要,还可以扩展到三级或更高级近似。在分析中,将磁铁沿中心轨道分成若干小段。在每个小段上利用所得公式进行轨迹计算,得到自洽的解。然后重复此过程,作下一小段的计算,直到最后一个小段为止。     

强流脉冲高斯分布束在磁四极透镜中的非线性传输

用李代数方法分析了高斯分布下强流脉冲束在磁四极透镜中的非线性传输.在高斯分布下,束流的空间电荷势可利用Green函数算出,进而可以得到包含束流自场的粒子运动的Hamilton函数.再施加李变换,就可以得到粒子运动的各级近似解.本文给出二级近似下的结果,根据需要,还可以扩展到更高级近似.计算过程需要进行迭代,即根据每次算出的轨迹值,确定束团在三维实空间中的大小,然后再进行迭代,直到满足精度要求为止.     

强流脉冲束在静电加速管中传输研究及模拟计算

为了研究强流脉冲束流在静电加速管中的传输, 采用矩阵法分析了非强流脉冲束流与强流脉冲束流在静电加速管中的传输矩阵, 编写了束流在静电加速管等元件中传输的计算程序ACCT。 用优化方法实现给定的光学条件, 用迭代方法计算强流脉冲束流的空间电荷效应对束流传输的影响以获得自洽解。 在不同束流流强条件下, 利用ACCT、TRACE-3D和TRANSPORT等程序进行了模拟计算, 并对模拟结果进行了比较分析。 模拟结果表明, 提高加速电压比, 可以增强静电加速管的聚焦能力、 减少束流损失和提高传输效率。To study intense pulsed beam transfer in electrostatic accelerate tube, the matrix method was applied to analyze the transport matrixes in electrostatic accelerate tube of non-intense pulsed beam and intense pulsed beam, and a computer code was written for the intense pulsed beam transporting in electrostatic accelerate tube. Optimization techniques were used to attain the given optical conditions and iteration procedures were adopted to compute intense pulsed beam for obtaining self-consistent solutions in this computer code. The calculations were carried out by using ACCT, TRACE-3D and TRANSPORT for different beam currents, respectively. The simulation results show that improvement of the accelerating voltage ratio can enhance focusing power of electrostatic accelerate tube, reduce beam loss and increase the transferring efficiency.     

双圆筒加速透镜中强流束传输的模拟

用矩阵法分析非强流束流与强流束流在双圆筒加速透镜中的传输,编写束流在双圆筒加速透镜等元件中传输的计算程序DCALENS.采用优化方法实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解.在不同束流流强条件下,用DCALENS程序进行模拟计算,并对模拟结果进行比较分析.结果表明:束流流强越大,束流包络曲线横向发散越显著,空间电荷力越强;束流流强大于2 A时,束流包络曲线发散明显.     

强流环形电子束在同轴永磁Halbach结构磁路中传输的初步分析

利用有限元程序SUPERFISH计算求解了同轴永磁Halbach结构磁路的磁场,并推导出该磁场位形磁感应强度各分量的近似表达式.利用流体模型分析了作用在电子束上的力并导出了改进马丢方程形式的径向力平衡方程,给出了平衡条件;利用2.5维全电磁粒子模拟程序研究了强流环形电子柬在该周期系统中传输的物理过程.计算得出强流相对论电子束的稳定传输与电子束电流,电子束厚度,磁场强度,电子束入射角度等因素有关.分析认为利用同轴永磁Halbach结构磁路导引数KA的环形电子束,并使之稳定传输是可能的.同时该磁场聚焦形式也为Ubitron中的束一波相互作用提供了一个作用机制.     

强流回旋加速器综合试验装置的磁场测量与垫补

强流回旋加速器综合试验装置的主体是一台紧凑型回旋加速器,加速器主磁铁材料的不均匀性,磁铁加工和安装的非理想因素将引起中心平面的磁场的非理想分布,因此有必要对其中心平面的磁场进行测量和垫补.本文主要讲述该综合试验装置的霍尔感应磁场测量系统的设计和使用;通过磁场测量数据分析进行镶条的再加工,最终实现对等时性磁场和束流的纵向聚焦的垫补;研究与实践了一种对磁场一次谐波进行垫补的方法,垫补的结果满足了设计的要求.     

用于强流中子发生器的低能束流传输线的设计模拟

兰州大学设计研发的ZF-400强流中子发生器设计D-T中子产额6×1012 n/s,主要由ECR离子源、低能束流传输线（LEBT）、加速管、旋转靶等部分组成。LEBT负责将从离子源引出的束流进行分析聚焦并注入到加速管中。LEBT对束流的聚焦及分析的好坏程度决定了加速管中束流的损失程度、中子的产额以及靶的寿命。本工作就该强流中子发生器所需的低能传输线进行了设计。使用螺线管、分析磁铁和四极透镜组合的方案。利用TRACK软件对此方案进行模拟,得到符合要求的束流线及元件的参数。用TraceWin进行了验证模拟,验证结果符合要求。另外,通过软件模拟确定了杂质离子损失的位置,据此设计了束流管道冷却方案。通过模拟发现,这种透镜的组合方式可以让整个LEBT以较低的功率获得低损失、高纯度的打靶束流。The ZF-400 Intense Neutron Generator, which is designed by Lanzhou University with an expected neutron yield of 6×1012 n/s, is consist of ECR ion source, low energy beam transport (LEBT) line, accelerating tube and rotating target. The beam extracted from ECR source is analyzed and focused through LEBT, then, the beam is introduced into the accelerating tube. The focus and analysis ability of LEBT is very important for the beam loss, neutron yield and target's life. A LEBT line for intense neutron generator is designed in this paper, the project consisted of a solenoid, a bend magnet and three quadrupole lens. The qualified LEBT and its parameters have been got through the simulation with TRACK code. Then TraceWin program was employed to check this simulation and the result satisfied our requirement. Besides, the loss position of impurity ions was known through the simulation, and a project of beam line's cooling system was designed according to this result. Through the simulation, we find the optimal lens combination plan which can obtain lower beam loss and higher beam purity at low running power of LEBT.     

强流束在四极磁铁中传输的矩阵法与程序设计

强流脉冲束传输的计算是一个相当复杂的问题, 因为不同类型的粒子束分布产生不同的空间电荷场, 而在束流运动过程中, 空间电荷场也在不断地变化, 而且粒子运动的轨迹与空间电荷势又是相互依赖的, 因此需要求得一个自洽解。采用矩阵法分析了非强流脉冲束流与强流脉冲束流在四极磁铁中传输的矩阵, 并编写了束流在四极磁铁等元件中的传输计算程序, 程序采用迭代计算方法获得自洽解。程序运行时, 可以进行直观的图形显示。It is very difficalt to calculate the nonlinear transport of a intense beam, because the particle trajectories depend on the electric potentials excited by the particle beams, and the electric potentials of the beams depend on the particle trajectories and the particle distributions in the phase spaces. So, it is necessary to solve the problem by iterations to get self consistent solutions.We use transport matrix method to analyze the transportation in quadrupole magnet of non intense pulsed beam and intense pulsed beam respectively, and write a computer code for the pulsed beam transporting in quadrupole magnet. The self consistent solution can obtained by using iteration calculation method. During the calculation, the result can be shown by the prompt graph.     

六极磁铁的三级Lie映射

用Lie代数方法分析了相对论带电粒子在六极磁铁中的运动,得到在六维相空间中粒子的三级近似轨迹.     

螺线管透镜的三级李映射

用李代数方法分析了带电粒子在螺线管透镜中的运动,得到六维相空间中粒子轨迹的三级近似解,并包含了运动的相对论效应.当需要时,还可以扩展到更高级像差.     

Intense Beam Dynamics Study in Alvarez Accelerator

Longitudinal beam dynamics is investigated in a traveling-wave field with variable synchronous phase assumed to be a control function. The dynamic controlled process is considered to be a complex of synchronous particle motion and the motions of particles of a beam. In generalization, the model is represented by a system of integro-differential equations. The problem of joint optimization of program motion and the ensemble of perturbed motions is formulated. Numerical simulation of beam dynamics is performed; the example of optimization is considered.     

静电四极透镜中非线性传输的Lie代数分析

用Lie代数方法分析了带电粒子在静电四极透镜中的非线性传输,结果为三级近似.分析过程为:首先建立粒子在静电四极透镜中的运动的Hamilton函数,然后将Hamilton函数在平衡轨道附近展开成幂级数,最后计算粒子的非线性轨迹到三级近似.根据需要,还可以扩展到更高级近似解.