平顶波加速对束流纵向相空间的影响

介绍了平顶波加速技术的基本思想,并研究了在回旋加速器中,平顶波加速腔各主要参数,如其频率、电压及其稳定度等对束流纵向相空间的影响.     

残余气体对LIA束流发射度的影响

 把残余气体散射作为一种各向同性微扰力引入轴对称直流带电粒子束的均方根包络方程，从中得到了气体散射作用导致束流发射度增长的表达式。根据理论研究结果，结合“神龙一号”加速器束流传输系统的设计参数，计算了气体散射作用引起的发射度增长。结果表明，在束流传输系统的真空度高于3×10^-4Pa时，残余分子的散射作用可以忽略不计。5×10^-4Pa的真空指标是可以接受的。讨论了抑制残余气体分子散射作用的措施，在螺线管线圈能力许可的情况下，采用强磁场小半径传输有利于抑制残余气体散射导致的发射度增长。     

残余气体对直线感应加速器束流发射度的影响

根据轴对称束流的统计传输模型，在“非浸没”式阴极条件下，考虑残余气体分子的各向同性散射作用，在考察区间（z0，z），由残余气体散射导致的发射度增长量为     

RFQ的束流动力学设计研究

本文评述了RFQ直线加速器对于加速低β粒子的重要优越性。给出了它的近轴区内高频电场的分布及粒子运动方程。叙述了束流的俘获效率及纵向相空间分布对于RFQ参数及注入能量的依赖关系。给出了750keV质子RFQ加速器的动力学设计研究。     

正电子发射成像回旋加速器屏蔽材料防护性能

计算了11 MeV 正电子发射成像回旋加速器18O(p, n)18F反应的双微分截面数据,并采用蒙特卡罗模拟计算方法,分析了单一材料及复合结构对特定辐射源的防护性能。采用单一材料,质量分数为73.8%的重混凝土的防护效果最佳,经过90 cm厚屏蔽层的衰减,距离辐射源正前方1 m处的总剂量降低约5个量级;复合结构采用多层结构,材料选用铁及硼酸溶液,同样厚度即可达到与重混凝土相同的防护效果,密度可降低至少20%。     

LIA加速间隙内横向场分析及对发射度的影响

推导了直线感应加速器加速间隙内的横向电磁场解的形式,并作了分析,应用矩阵方法推导了和发射度的关系,得到了和文献[1]中相同的结果。     

蒙特卡罗模拟分析电子束发射度对照射量空间分布影响

加速器靶前正前方1 m处的照射量是衡量加速器光源辐射能力的重要物理参量。电子束轰击高原子序数靶产生的X射线空间分布具有很强的前冲性,照射量空间分布与电子束的发射度密切相关。采用高斯函数对不同电子束发射度条件下入射电子的空间分布和角度分布进行建模。应用蒙特卡罗方法对电子束打靶的轫致辐射过程进行模拟,分析电子束发射度对照射量的影响。同时还对整靶结构和叠靶结构下的轫致辐射光源照射量进行计算比较。结果表明,电子束的发散角是影响轫致辐射光源照射量的主要因素。与采用整靶结构相比,采用叠靶结构所获得的照射量空间分布基本一致,在正前方小角度范围内（0~4）的照射量有2%~3%的降低。     

蒙特卡罗模拟分析电子束发射度对照射量空间分布影响

加速器靶前正前方1 m处的照射量是衡量加速器光源辐射能力的重要物理参量。电子束轰击高原子序数靶产生的X射线空间分布具有很强的前冲性,照射量空间分布与电子束的发射度密切相关。采用高斯函数对不同电子束发射度条件下入射电子的空间分布和角度分布进行建模。应用蒙特卡罗方法对电子束打靶的轫致辐射过程进行模拟,分析电子束发射度对照射量的影响。同时还对整靶结构和叠靶结构下的轫致辐射光源照射量进行计算比较。结果表明,电子束的发散角是影响轫致辐射光源照射量的主要因素。与采用整靶结构相比,采用叠靶结构所获得的照射量空间分布基本一致,在正前方小角度范围内（0~4）的照射量有2%~3%的降低。     

束流发射度对质子照相色差模糊的影响

分析了质子照相过程中发射度的增长过程。开展了照相系统设计,针对设计的照相系统,采用理论分析和蒙特卡罗计算的方法,具体分析了各个发射度增长因素的影响程度。分析结果表明:对于高能质子照相,加速器的引出发射度对系统的色差模糊的影响可以忽略,但对于中能质子照相,加速器的引出发射度不可忽略。可通过提高加速器引出系统的聚焦能力和减小散束器的厚度来减小发射度影响。     

束流发射度对质子照相色差模糊的影响

分析了质子照相过程中发射度的增长过程。开展了照相系统设计,针对设计的照相系统,采用理论分析和蒙特卡罗计算的方法,具体分析了各个发射度增长因素的影响程度。分析结果表明：对于高能质子照相,加速器的引出发射度对系统的色差模糊的影响可以忽略,但对于中能质子照相,加速器的引出发射度不可忽略。可通过提高加速器引出系统的聚焦能力和减小散束器的厚度来减小发射度影响。     

粒子束团状态对测量束流发射度及能量的影响

为了验证国产质子注入器的参数是否满足需求,注入器团队设计了束流测量系统用于测量国产质子直线注入器束流的流强、发射度、能量以及能散等关键指标。此测量系统包含了采用变聚焦法测量发散度、采用分析磁铁测量束流能量和能散的主要功能。利用束流输运线设计软件Tracewin(版本2.11.4.1)进行了系统束线的物理设计,对束测系统测量质子束流的发散度和能量的精度进行了模拟计算。由于经过RFQ-(APF)DTL加速后的粒子束团为“拖尾”的非理想粒子束团,需要针对非理想束团对束测系统测量发射度和能量产生的影响进行分析。通过对模拟计算结果的分析,发现相对于测量理想粒子束团的结果非理想粒子束团对束测系统测量发射度精度影响较大;非理想粒子束团对束测系统测量能量精度影响较小。     

直线感应加速器加速间隙对发射度的影响

文中用解析方法计算了直线感应加速器加速间隙对发射度的影响。考虑了存在轴向引导磁场,加速电场,束流分裂以及多个加速间隙的作用。这种解析方法也适用于射频直线加速器的情形。     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

在直线加速器中，始终存在束流质心轴、束流传输管道几何轴、束流聚焦传输磁场磁轴等三轴不一致问题。当束轴与磁轴存在夹角，而且束流脉冲（平顶）期间存在能量差别时，将引起束心的Corkscrew运动。斜入射的束流在轴向磁场中传输时，由于束流脉冲（平顶）期间不可避免的能量差别，导致不同时刻的束片质心螺旋运动的相位不同，在束流到达同一个位置时，不同时刻束片的质心在同一个考察点具有不同的横向位置。束心Corkscrew运动会造成很多不良后果。针对束心Corkscrew运动造成束流积分发射度的增长情况开展数值模拟研究，为采取相应的抑制措施提供参考和依据。     

束流发射度对太赫兹微电真空折叠波导行波管性能的影响

采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分别对140,220和345 GHz折叠波导行波管中的束流发射度的影响因素及其对直流导通率的影响进行了分析,总结了发射度随频率、结构参数和电子束参数的变化规律。研究发现,在太赫兹频段束流发射度直接决定着聚焦磁场的选取设计, 是表征太赫兹频段束流品质的一个重要参量。     

束流发射度对太赫兹微电真空折叠波导行波管性能的影响

采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分别对140,220和345 GHz折叠波导行波管中的束流发射度的影响因素及其对直流导通率的影响进行了分析,总结了发射度随频率、结构参数和电子束参数的变化规律。研究发现,在太赫兹频段束流发射度直接决定着聚焦磁场的选取设计, 是表征太赫兹频段束流品质的一个重要参量。     

劳伦斯对回旋加速器的研究

介绍了劳伦斯发明回旋加速器的时代背景与劳伦斯的创新过程,阐述了回旋加速器的工作原理和建造、发展加速器的过程,分析了劳伦斯的成功因素.     

ECR离子源束流发射度的实验研究

利用最新自行研制的电扫描发射度探测系统, 在ECR离子源上进行了一系列关于ECR离子源引出束流发射度的研究. 这套电扫描发射度探测系统安装在中国科学院近代物理研究所(兰州)的LECR3试验平台的束运线上. 试验中, 通过测量相关参数, 研究了磁场、微波、掺气效应及负偏压效应等对引出束流发射度的影响. 利用实验所得的结果与关于ECR等离子体和离子源束流发射度的半经验理论, 分析推导了离子源各可调参数与ECR等离子体的直接关系, 这为分析探索ECR离子源的工作机制提供了一定的参考依据.     

PIC mode simulation of solenoid collimation channel

A new SSC （Separated Sector Cyclotron）-Linac is being designed to serve as an injector for the SSC at the HIRFL （Heavy Ion Research Facility Lanzhou）. The beam intensity at the LEBT （Low Energy Beam Transport） for the heavy ions after the selection is typically low and the space charge effects are inconspicuous. The space charge effects become obvious when the beam current increases to a few hundred microamperes. The emittance growth deriving from the space charge effects may be particularly troublesome for the following linac and cyclotron. An optical system containing three solenoids has been designed for the LEBT to limit the beam emittance and to avoid the unnecessary beam loss in the cyclotron, as well as for the purpose of immunizing the LEBT emittance growth due to the space charge effects. The results of the PIC （Particle- In-Cell） mode simulation illustrate that this channel could limit the beam emittance growth and increase the beam brightness.     

1.2MeV电子加速器束流聚焦性能的研究

用二维全电磁PIC方法模拟了1.2MeV电子加速器束流聚焦过程,分析了计算结果. 特别研究了电子枪结构、阳极结构和极间电压分布等初始条件的影响, 得到了一些有价值的物理规律.     

波荡器对电子储存环束流影响的研究

研究了国家同步辐射实验室二期工程新建波荡器对储存环束流产生的各种影响,计论了在高亮度模式下,波荡器产生的效应。结果表明：波荡器安装在第三直线节在两种工作模式下对环的影响都有小,不影响正常运行,无须补偿。但安装在第四直线节时,在高亮度运行模式下对电子束流的影响较大,如不进行补偿,环将无法正常运行。