加速器射线衰减模拟方法研究

本文通过对低能加速器运行期间产生的射线种类、原理、能量进行分析，结合姜灿、陆用义等人对射线衰减及防护的研究，对射线衰减计算方法进行整理，对加速器运行时产生的射线剂量当量率加以修正，建立加速器射线衰减理论模型；以低能加速器的最大能量为例，利用加速器射线衰减模拟方法计算出低能串列静电加速器运行产生的射线剂量当量率，模拟出其产生的射线衰减规律，丰富了加速器射线衰减计算领域的理论研究，为加速器安全性的评估奠定基础。     

能量回收型直线加速器

 能量回收型直线加速器(EnergyRecoveringLinacs,简称ERL),是一种新型的、发展中的加速器,它具有直线加速器的优质束流性能,具有接近环型加速器的高效率。已在自由电子激光等方面投入应用,并具有多方面的发展和应用前景。一、由来和优势我们知道,高频电子直线加速器是用高频电场加速沿直线轨道运动的电子束的装置。通常,电子束只通过直线加速结构一次,在达到要求的能量后,即离开直线加速器,或直接用于科学实验、医学放疗、材料辐照、自由电子激光驱动等;或注入到环型加速器中继续加速和积累,用于同步辐射光源或高能物理实验等。     

大功率辐照加速器的研制

介绍了10MeV/20kW大功率辐照加速器的设计. 该加速器采用返波型行波加速结构加速管, 综合了常规行波加速结构微波反射小、频率稳定性好和驻波加速结构分流阻抗高的优点. 加速器工作于S波段, 中心频率为~2856MHz. 利用自编的模拟程序AccDesign进行物理设计, 设计输出电子束能量为10MeV, 脉冲流强300mA, 加速管总长1.5m, 模拟计算结果显示微波至电子束的转换效率为66%. 同时利用计算机仿真程序对加速腔的温度和应力分布进行了计算, 得到了微波功率损耗对加速腔频率的影响.     

低能电子直线加速器的应用

本文着重介绍了能量在数十ＭｅＶ 以下的低能电子直线加速器在核物理以外领域的应用，而加速器本身仅在论述应用特点所必须时作简要说明．     

激光等离子体波电子加速器

本文分别用理论分析和粒子模拟方法讨论了等离子体尾波加速器和拍波加速器的物理机制。结果表明,只要激光等离子体波足够强,加上适当强度的横向磁场,就可以把MeV数量级的电子在公尺距离内加速到GeV数量级的能量。另外,还用粒子模拟方法,研究了激光对热等离子体受激向后喇曼散射产生低相速度的等离子体静电波对低能电子加速的问题,探讨了多级或多波加速的可能性。结果表明,利用激光等离子体波加速器,在一般的实验室条件下,就可获得GeV数量级的高能电子。 关键词：     

我国九十年代加速器的发展展望

 在过去的10年里,我国粒子加速器的研究、设计、制造和应用有了巨大的发展和长足的进步.在80年代由于我国三大加速器工程的建成,打破了建国30多年来总在低能加速器上徘徊的局面,从而使我国成为拥有高、中能加速器的国家,标志着我国的科学技术和加工工业已达到或接近国际水平同时,我国的低能加速器在工业、农业、医学和科学技术上的应用日趋广泛,某些低能加速器的制造如医用加速器开始走向系列化、商品化.这表明我国低能加速器的制造技术已日趋成熟.总之,在我国目前除了高能质子加速器外,可以说加速器品种基本齐全,能区连续,有较好的工业基础并有一支高水平的技术队伍.展望未来,我们相信90年代将会有更大的作为.     

光阴极注入器型能量回收射频加速器

 光阴极注入器型能量回收射频加速器（PERL）是新一代加速器，在高平均功率自由电子激光和下一代高亮度光源等研究中有很好的应用前景。分析了PERL的强流与高平均功率特性，对注入器输出束流品质的要求及光阴极注入器、超导加速腔等关键技术进行了研究，设计分析了一种特殊结构的高压DC Gun光阴极注入器，能有效地提高DC加速腔中的加速场强，当高压为1MV和加速场达到10MV/m时，产生的电子束流能够基本满足PERL应用要求。同一超导加速段中的束流加速和能量回收的数值模拟计算结果表明，能获得高效率电子束流能量回收效果。     

高俘获效率电子辐照加速器的设计研究

加速管是一台加速器的核心部分. 一般电子辐照加速器的俘获效率在50%左右, 一半的电子都损失在加速管内. 丢失的电子打在加速管内壁, 产生轫致辐射、腔体发热量增加、真空变坏等许多负面影响. 采用一段等梯度加速结构, 相速沿加速管呈线形增加,调整相速变化规律及加速管腔体的尺寸参数, 设计出的加速管最终的俘获效率提高到90%以上, 同时平均加速梯度没有因此降低, 加速管总长度没有增加.     

国际粒子加速器的前沿

人类对于微观世界的探索是粒子加速器发展的驱动力.粒子加速器从20世纪30年代问世以来,不断向更高能量和更好性能挺进.随着研究的深入,粒子加速器一步步从低能发展到高能,从弱聚焦发展到强聚焦,从打静止靶发展到粒子束对撞.更高的能量和更高的亮度是用于高能物理研究的加速器发展的两大前沿.作为多学科研究的平台,同步辐射光源、自由电子激光和散裂中子源等基于加速器的大科学装置也在蓬勃发展.各种低能加速器广泛地应用于国民经济的各个领域.新方法、新技术、新原理层出不穷.文章将讨论国际粒子加速器的前沿.     

射频超导技术与ERL技术新进展

射频超导谐振腔可以工作在连续波或长宏脉冲模式.射频超导技术已发展为加速各种带电粒子束的重要手段.射频超导技术发展的前期受材料性能、腔的处理以及加工安装水平等的限制.经过几十年的不断改进,射频超导技术获得了重大突破.射频超导腔应用到超导加速器上并成功运行,积累了腔的质量控制工艺和工业化制备的大量经验.近期国际上面对未来大科学装置项目,在射频超导技术方面进行了大量的研发工作,主要包括提高超导腔加速梯度的新腔型研究和采用新型材料(大晶粒铌材)超导腔的研究.能量回收直线加速器(ERL)技术是近年来获得发展的重要加速器技术.ERL具有高效、节能、稳定性好、低辐射水平等优势,被越来越多地应用到先进光源和自由电子激光装置中.     

北京大学1.7MV串列静电加速器的离子注入/辐照实验系统

北京大学1.7 MV串列静电加速器运行至今已有三十多年.该加速器配备有高频电荷交换负离子源和铯溅射负离子源,能够引出从H到Au之间的大部分元素的离子.离子能量可被加速至几百keV到若干MeV,主要开展离子注入/辐照实验和卢瑟福背散射(RBS)和沟道分析等离子束分析工作.基于辐照实验需求,建立了高温辐照系统,温度最高可达...     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

限制回旋加速器中粒子最大能量的几个因素

从回旋加速器的基本原理出发,分析了限制粒子最大能量的几个因素,即D形盒半径和磁感应强度大小、加速极板之间的间距和加速电压、狭义相对论效应导致的粒子质量变化.并通过实际加速器的数据,分析和比较了在这几个因素独立影响下,粒子最大能量的数量级.     

射频超导技术与ERL技术新进展

射频超导谐振腔可以工作在连续波或长宏脉冲模式. 射频超导技术已发展为加速各种带电粒子束的重要手段. 射频超导技术发展的前期受材料性能、腔的处理以及加工安装水平等的限制. 经过几十年的不断改进, 射频超导技术获得了重大突破. 射频超导腔应用到超导加速器上并成功运行, 积累了腔的质量控制工艺和工业化制备的大量经验. 近期国际上面对未来大科学装置项目, 在射频超导技术方面进行了大量的研发工作, 主要包括提高超导腔加速梯度的新腔型研究和采用新型材料(大晶粒铌材)超导腔的研究. 能量回收直线加速器(ERL)技术是近年来获得发展的重要加速器技术. ERL具有高效、节能、稳定性好、低辐射水平等优势, 被越来越多地应用到先进光源和自由电子激光装置中.     

高品质激光尾波场电子加速器

激光尾波场电子加速的加速梯度相比于传统直线加速器高了3—4个量级,对于小型化粒子加速器与辐射源的研制具有重要的意义,成为当今国内外的研究热点.台式化辐射源应用需求的提高,特别是自由电子激光装置的快速发展,对电子束流品质提出了更高的要求,激光尾波场电子加速的束流品质和稳定性是目前实现新型辐射源的首要障碍.本文归纳整理了中国科学院上海光学精密机械研究所电子加速研究团队十年来在研制台式化激光尾波场电子加速器过程中采取的方案和取得的进展.例如率先提出了注入级和加速级分离的级联加速方案,通过实验获得了GeV量级的电子束能量;基于级联加速方式利用能量啁啾控制,实验获得世界最高品质的电子束流;通过优化激光系统稳定性和特殊的气体喷流结构,获得稳定的高品质电子束流输出等.这一系列实验结果有利于进一步推进激光尾波场电子加速器的应用.     

1．2MV大功率直流高压电源研制

随着工业辐照加速器技术的发展，电子加速器应用范围已经扩展到环保领域，利用大功率电子束治理燃煤烟气的污染就是其中比较成功的例子。工业加速器的束功率通常约在100kW，而电子束烟气治理技术的束功率达到1MW以上，能量0．8～1．5MeV。大功率直流高压电源是此类加速器最重要的关键技术，是整个加速器能量转换效率的决定因素，是加速器稳定性、可靠性的基础，是决定加速器制造成本的关键。     

兰州重离子加速器

 兰州重离子加速器是由注入器(SFC)和主加速器(SSC)组成的加速系统。离子源产生的重离子束,由注入器预加速,经前束流线传输并匹配到主加速器,在主加速器内加速到最高能量后引出,经后束流线传输到实验终端。 加速后的各种离子束,主要用于重离子核物理研究,例如,用于重离子核反应机制、核结构以及新核素的合成等。另外,重离子束对许多非核科技领域的研究,例如,对材料科学、原子物理学、辐射生物学、辐射医学等领域的研究,已展现出日益广阔的前景。     

低能强流电子加速器的研制

中国科学院近代物理研究所在现有DG系列电子加速器技术的基础上,通过改进加速结构,研制了一台低能强流电子加速器,其设计指标为500 keV/150 mA。该加速器采用高压发生器倒置的结构,并增加了中磁圆盘,提高了电能转换效率。采用了较短的加速管结构,有利于强流电子束的传输,同时使加速器整体更为紧凑。加速器束流调试结果为500 kV/170 mA,完全优于设计指标。     

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.     

兰州重离子加速器冷却储存环

 兰州重离子加速器(HIRFL)由用作注入器的扇聚焦回旋加速器(SFC)和分离扇回旋加速器(主加速器SSC)组成,是加速中、低能重离子束流的回旋加速器系统.