非均匀加速结构腔间耦合系数模拟计算

电子直线加速器的聚束段对于会聚入射电子相位,提高电子直线加速器出射束流性能起着至为关键的作用. 而准确计算聚束段腔间耦合系数又是设计聚束段耦合孔几何结构的关键. 本文利用电磁场计算软件MAFIA的特征值计算模块E模块, 分别计算出单腔频率, 双腔腔链的两个本征频率,从而得到聚束段腔间耦合系数. 采用该方法,可以设计聚束段腔间耦合孔的几何参数. 与实验结果的对照表明, 这是一种非常有效的非均匀加速结构腔间耦合孔设计方法.     

高能工业CT用新型X射线源焦斑测量

 为了获得较高的空间分辩率，设计了一种新型小束斑驻波电子直线加速器，该加速器取消了加速腔中的鼻锥结构，而在耦合腔中设置鼻锥结构。用狭缝法代替小孔法测得X射线源的焦斑尺寸为1.4mm。讨论了射线源焦点对成像质量的影响，分析了在高能条件下小孔法不适合用于焦点测量的物理原因，用4种测量方法测量了该高能X射线源的参数，测得该系统的成像极限分辩率为2.5 lp/mm，最后对实验结果进行了分析。     

辐照用紧凑连续波电子加速器的物理设计

为适应工业电子加速器需求增多的现状,提出了一种新型的结构紧凑的连续波电子加速器,运行频率为180MHz。依靠置于加速腔外的多个偏转磁铁,使电子束多次穿越加速腔,从而得到持续的加速。设计过程中,用CST软件对谐振加速腔进行了优化,用Parmela软件模拟了束流的粒子动力学。粒子纵向稳定度和横向聚焦也通过模拟进行了分析和验证。结果显示:此种新型加速器能得到9MeV,100kW的稳定电子束流。     

电子束加速器维纳尔的研究

由于电子束理论上可聚成直径小于1nm的束斑,易于控制,在超大规模集成电路掩模制造中起的重要作用,目前仍无法用其它方法所代替.以SDS-3电子束设备的电子枪为基础,讨论了双曲凹面加速器维纳尔(外敷碱土金属氧化物盖)的电子轨迹与能量分布.通过这一维纳尔电子被送达硅片靶心(置于光阑前).最后给出了刻蚀硅片的束斑和加速器维纳尔的图.     

直线感应加速器输运过程模拟

对直线感应加速器中电子束的输运过程进行数值模拟研究,采用了时域有限差分与粒子模拟相结合的方法。在对直线感应加速器建模的过程中,成功地使用了非均匀网格模型,实现了对加速腔精细结构的建模。并在加速间隙处加入了加速场。通过3个步骤实现了直线感应加速器加速腔中聚束磁场的模拟,最后将聚束场与加速段结合起来模拟电子束的输运过程,并对结果加以分析,验证了方法的正确性。     

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1OMeV,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.     

射线探测技术与装置

高能工业CT用新型X射线源焦斑测量=Spot size measurement of new type X-ray source designed for high energy industrial CT[刊,中]/陈浩(中物院应用电子学研究所.四川,绵阳(621900)),许州…∥强激光与粒子束.—2004,16(3).—390-394 为了获得较高的空间分辨率,设计了一种新型小束斑驻波电子直线加速器,该加速器取消了加速腔中的鼻锥结构,而在耦合腔中设置鼻锥结构。用狭缝法代替小孔法测得X射线源的焦斑尺寸为1.4mm。讨论了射线源焦点对成像质量的影响,分析了在高能条件下小孔法不话合用于焦点测量的物理原因,用4种测量方法测量     

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.     

用于远红外FEL的直线加速器物理模拟计算

波长在２００μｍ附近的自由电子激光对电子束品质有特别要求，不仅要求较长的束流微脉冲，而且对流强、能散度以及束流参数对加速器噪声的稳定性等都有很高的要求。我们采用ＰＡＲＭＥＬＡ程序，对一台由１０８ＭＨｚ分频预聚束器、９腔１３００ＭＨｚ聚束加速段和９腔１３００ＭＨｚ加速段组成的加速器进行了大量模拟计算，得到了满足ＦＥＬ要求的物理设计方案和对加速器各部件稳定性的要求指标。     

中国散裂中子源直线射频功率源系统的研制

中国散裂中子源加速器质子束流加速能量为1.6 GeV,重复频率为25 Hz,撞击固体金属靶产生散射中子,一期工程的打靶束流功率为100 kW。直线加速器的设计束流流强为15 mA,输出能量为81 MeV。射频加速和聚束系统包括一台射频四极场加速器、中能束流传输线的两个聚束器、四节漂移管直线加速器加速腔和直线-环束流传输线的一个散束器,与之相对应,共有8个单元在线运行的射频功率源为其提供所需的射频功率。目前,直线射频功率源系统预研项目已全部完成,各项性能参数均已达到设计指标,当前正处在批产安装调试阶段。151013     

Physical design and cooling test of C-band standing wave accelerating tube

The physical design and cooling test of a C-band 2MeV standing wave (SW) accelerating tube are described in this paper. The designed accelerating structure consists of 3-cell buncher and 4-cell accelerating section with a total length of about 163mm,excited with 1MW magnetron. Dynamic simulation presents that about 150mA beam pulse current and 30{\%} capture efficiency can be achieved. By means of nonlinear Gauss fit on electron transverse distribution, the diameter of beam spot FWHM (full width at half maximum of density distribution) is about 0.55mm. Cooling test results of the accelerating tube show that frequencies of cavities are tuned to 5527MHz and the field distribution of bunching section is about 3:9:10.     

The electron-optical system of the LIU-2 induction accelerator

The electron-optical system (EOS) of an induction accelerator for generation of an electron beam with an energy of 2 MeV, a current of 2 kA, an impulse duration of 2 × 10^?7 s, and a geometric output emittance not exceeding the thermal value of it is described. The EOS consists of two parts. The first part is a diode gun with a perveance of 2 × 10^?6 A/B^3/2 and a cathode-anode voltage of 1 MeV. The second part is an accelerating tube with uniform distribution of the same accelerating voltage. A beam is transported at a distance of about 4 m from the cathode and focused on a spot with a diameter of about 1 mm. The compliance tests results of the linear-induction accelerator precisely conform to the calculated design parameters.     

重离子治癌装置4 MeV/u IH型漂移管直线注入器的动力学设计

基于KONUS束流动力学理论,完成了一台工作频率为162.5 MHz、占空比为1%的交叉指型漂移管直线注入器（IH-DTL）的动力学设计。该IH-DTL内置两套三组合四极透镜,共有41个加速单元,可为同步加速器提供流强400 eμA、能量4 MeV/u的C4+束流。在动力学设计过程中着重对每个加速间隙的同步能量偏差、注入相位和间隙电压等参数进行优化,使得该IH-DTL的横向归一化RMS接收度达到0.24 πmm·mrad,且横纵向归一化发射度增长小于10%,有利于提高同步环的注入效率。然后根据动力学设计的结构参数进行IH-DTL的高频仿真计算,将得到的三维电磁场分布导入PIC粒子跟踪程序中进行束流动力学模拟。动力学模拟结果显示,束流在IH-DTL出口的横向自然发射度小于13 πmm·mrad,达到了同步环的注入要求,而且在7%的垂直二极场分量下,束流中心的横向偏移在±0.5 mm以内,整体的束流传输效率高于99%。An interdigital H-mode drift tube linac (IH-DTL) with KONUS beam dynamic has been designed, which operation frequency was chosen 162.5 MHz. This IH-DTL consists of 41 accelerating cells and two quadrupole magnets triplets, can provide the C4+ with the current of 400 eμA and energy of 4 MeV/u for the synchrotron. In the beam dynamic design, the synchronous particle energy, inject RF phase and the acceleration voltage of each gap are optimized carefully to make the transverse normalized RMS acceptance of the IH-DTL to be 0.24 πmm·mrad and the beam emittance growth small than 10%. Then the RF structure was designed and the 3D electromagnetic field was imported into the PIC particle tracking code for the beam dynamic simulation. The transverse beam emittance at the exit of the IH-DTL is small than 13πmm·mrad which meets the injection requirement of the synchrotron. What is more, under the 7% vertical dipole fields component, the offset between the beam center and the drift tube's axis is ±0.5 mm at most. The transmission efficiency of the IH-DTL is higher than 99% for the whole beam in the acceptance.     

12MeV直线感应加速器X光能谱的实验测量

12MeV直线感应加速器能够产生能量～12MeV、流强2.2kA的电子束, 被传输、聚焦后形成～4mm的束斑, 与轫致辐射靶靶作用来产生高剂量的X光. 首先设计了X光探测器, 并利用多层吸收拟合法来对X光能谱进行了测量, 得到了X光的轫致辐射能谱, X光峰值大约在2MeV,最后对实验结果进行了分析.     

IH型永磁漂移管加速腔初步设计

设计了一个用于加速低能质子的永磁聚焦IH型漂移管加速腔。通过迭代设计,使得束流通过每个漂移管中心的束流相位与预设值一致。设计的永磁聚焦IH型漂移管加速腔将质子束从0.75 MeV加速到2.5 MeV,长度0.96m,分流阻抗约90 MΩ/m。不考虑束晕和误差因素,50mA流强下该漂移管加速腔中的束流损失可以控制在0.1%量级。     

瞬态光学渡越辐射测量系统的设计

针对在神龙一号上进行电子束瞬态发射度的测量要求,建立了一套利用光学渡越辐射原理进行电子束发射度测量的瞬态测量系统,该测量系统瞬态测量时间最快约10ns,并获得了神龙一号发射的脉冲电子束的束斑及发散角,典型值分别为约9mm和10.5mrad,实现了电子束发散角和束斑的同时测量,为在神龙一号上进行的时间分辨测量系统的研究奠定了基础。     

An emittance measurement device for a space-charge dominated electron beam

Beam emittance is one of the most important parameters for electron sources. To investigate the beam emittance of the 3.5-cell DC-SC photocathode injector developed at Peking University, a multi-slit emittance measurement device has been designed and manufactured. The designed slit width, mask thickness and beamlet drift length are 100 μ m, 3 mm and 430 mm respectively. It is suitable for the electron beam with energy of about 5 MeV and the average current less than 0.1 mA. The preliminary measurement result of the rms emittance of the electron beam produced by the DC-SC injector is about 5-7 mm·mrad.     

Ultralow emittance, multi-MeV proton beams from a laser virtual-cathode plasma accelerator

The laminarity of high-current multi-MeV proton beams produced by irradiating thin metallic foils with ultraintense lasers has been measured. For proton energies >10 MeV, the transverse and longitudinal emittance are, respectively, <0.004 mm mrad and <10(-4) eV s, i.e., at least 100-fold and may be as much as 10(4)-fold better than conventional accelerator beams. The fast acceleration being electrostatic from an initially cold surface, only collisions with the accelerating fast electrons appear to limit the beam laminarity. The ion beam source size is measured to be <15 microm (FWHM) for proton energies >10 MeV.     

毛细管放电X光激光装置中的预脉冲电源

针对目前毛细管放电X 光激光装置产生的预脉冲电流幅值过大、持续时间较短的问题，提出了增加预脉冲开关抑制原有预脉冲，再外加由脉冲成形网络组成的预脉冲发生器，产生所需预脉冲的改造方案。可在主脉冲来临之前产生幅度10~50A，持续时间约17μs的方波预脉冲电流，来满足毛细管放电泵浦类氖氩X光激光实验的需要。