束流线性耦合效应的初步研究

在储存环的束流传输系统中,斜四极场和纵向螺线管场是引起束流线性耦合的主要原因.由于这种耦合,使得束流的幅度和发射度发生交换,引起束流横向包络的增大,严重的将造成束流损失.从Betatron运动方程出发研究了斜四极场和螺线管场存在时束流的幅度耦合效应,分析了斜四极场存在时束流发射度的变化.     

介质壁加速器尾场阻抗的模拟计算

为了研究尾场效应引起的束流不稳定性,建立了由非对称Blumlein脉冲形成线、导体层和微堆层构成的介质壁加速器单元模块模型,用有限积分法对强流电子束在此结构中产生的尾场进行了计算,分别计算单组元和2组单元加速模块中的尾场势和尾场阻抗。从模拟的结果来看,x,y方向的尾场势和尾场阻抗都很小,束流尾场对横向的影响比较小。z方向的尾场势和尾场阻抗影响较大,尾场阻抗达到100Ω量级。证明了由于介质壁加速器结构在加速腔长度和束流通过路径的连续性方面都具有很大的优势,横向阻抗小,束流尾场效应在束流不稳定性方面的影响相对较小,束流传输时的要求也会降低。     

磁铁边缘场对注入束流的影响

在兰州重离子加速器冷却储存环工程(HIRFL–CSR)实验环的注入设计过程中,通过对束流在侧面边缘场作用下运动的反向数值跟踪,得到注入束流通过二极磁铁和四极透镜边缘场的传输矩阵,并同理想场对束流的作用进行了比较.通过改变注入束流中心轨道及对磁铁的重新设计,将磁铁边缘场对注入束流的影响减小到可以控制的范围.     

分离扇回旋加速器的等时场在线优化

针对兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）的分离扇回旋加速器（SSC）的等时场优化问题,依托HIRFL-CSR的主数据库系统Oracle,设计了系统控制界面,该界面不仅能够读取和给定电源电流值,而且能够实时更新束流相位信息。根据束流相位的实时数据,利用Kb-Kr方法以及Lagrange插值算法建立的等时场,实现了对SSC束流等时场的在线优化。优化后的等时场可以有效控制束流相位的漂移,提高束流品质。     

弱外场对铁磁晶体定态磁化取向的影响分析

首先推出了铁磁晶体在弱外场作用下定态磁化参量,用斜率比较法分析了直接影响磁化取向的参量-平均场的取值情况,讨论了弱外场对定态磁化参量的影响机制,结果发现:①在弱外场较小时,系统与无外场时的情况类似,也有两个稳定取向和一个不稳定取向;如弱外场约大于自旋相互作用,则系统只有一个沿外场方向的稳定取向;②在外场比较弱的情况下,平均场可表示为外场的线性关系;③当平均场取下值点时,所有的N+和N-随弱外场变化的两条曲线相交于坐标轴的左边,磁化强度比的零点左移,外施磁场越大,交点越趋近于A点;当平均场取上值点时,所有的N+和N-随弱外场变化的两条曲线相交于坐标轴的右边,磁化强度比的零点右移,外施磁场越大,交点越趋近于A点.     

变盘和环状束流空间电荷场的计算

给出了变盘和环状束流空间电荷场的公式和计算方法,介绍了在束流动力学计算中如何利用关于场的计算结果.     

HIAF-BRing束团合并过程中的束流负载效应模拟

强流重离子加速器HIAF-BRing在加速完成后进行束团合并,为研究BRing中的束流负载效应对束团合并的影响,对238U35+束流进行了粒子跟踪模拟。模拟结果显示,在束团合并过程中,束流负载效应引起束团长度和束团中心位置的振荡,导致束流动量分散和束团长度的增长。束团合并过程中尾场电压以及不同束团间尾场的耦合导致的势阱畸变,是引起束团长度和束团中心振荡及束流发射度增长的原因。为了降低束流负载效应的影响,采用多谐波前馈系统进行补偿,达到了补偿束团合并过程中的束流负载效应的目的,从而确保了BRing中引出束流的品质,同时根据模拟结果确定了前馈系统需要覆盖的频率范围和需要补偿的最大尾场电压。     

双束流激发的纵向尾场与纵向不稳定性的研究

 用解析的方法研究了同向和反向运动束流激发的纵向尾场,并且给出了线性近似下束团沿环不均匀分布情形下的双束流纵向多束团不稳定性的计算公式,得出了双束流不稳定性与高频腔(或其它类腔结构)在环上位置及模的对称性有关的结论。     

冷却储存环CSRm中螺线管场耦合效应研究

介绍了重离子冷却储存环中螺线管场对束流水平方向和垂直方向产生耦合的原理, 由耦合运动方程及耦合系数推导出螺线管场耦合的补偿方法. 结合兰州冷却环主环实际的单元结构,工作点选在束流稳定的差共振附近, 模拟计算了冷却环主环在电子冷却段没有螺线管、有螺线管和增加补偿螺线管三种情况下的束流发射度及此三种情况下冷却环主环的动力学孔径. 通过模拟计算可知螺线管的存在将引起束流的水平方向和垂直方向严重耦合, 由于耦合效应, 垂直方向的发射度将超出其接受度, 致使束流大量损失. 针对这种情况, 提出了在螺线管两端的合适位置增加一组补偿螺线管的校正方案. 模拟结果表明这种措施行之有效.     

高灵敏度等时性回旋加速器束流相位测量系统

介绍了兰州重离子加速器（HIRFL）束流相位测量装置。该装置的研制基于双平衡混频原理，利用了高频信号混频滤波技术，具有较高的测量灵敏度。通过安装在加速器中的容性感应探针探测等时性回旋加速器束流相位历程，对于调束中获取等时场信息并对磁场进行优化,从而提高引出束流强度和束流品质是非常重要的。该装置通过等时场相位优化实验，检验了相位测量数据的可靠性，测量精度达到±0.5°。     

光阴极RF腔注入器束流发射度研究

 分析了光阴极RF腔注入器中的RF场效应和空间电荷效应，给出了电子在加速腔中束流发射度的解析表达式，它说明在加速过程中束流发射度是振荡变化的。利用SUPERFISH和GPT程序模拟计算了光阴极1+1/2腔注入器输出束流发射度与加速场强、注入相位、束团大小和形状、束团电荷的关系。适当选择这些条件，可以获得横向发射度小于2πmm·mrad 的输出束流。     

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。     

存在漂移管和引导磁场情况下强流电子束的发射度

文中考虑了当电子束绕引导磁场发生旋转运动时，强流电子束的发射性质。在均匀分布电荷情况下，导出了发射度的公式，给出了发射度和正则角动量的关系。在轴对称非线性分布电荷情况下．得出了比T．P．Wangler等所给出的更普遍的电子束发射度变化公式。     

“三剖面”法对HIRFL束流发射度的测量

通过三个多丝剖面监测器测量漂移空间三点处的束流剖面,对HIRFL加速器横向束流发射度(_(12)C~(+6)束)进行了测量。文章给出了测量综合结果,并着重计算分析了“三剖面”法发射度测量中,三个探测器之间的距离、测量区间束腰的位置和束腰的大小对测量误差的影响,最后给出了测量最佳条件。     

三种高密度强流束亮度测量技术

利用已经建成的4 MeV LIA注入器,结合时间分辨测量系统研究了三种测量技术:发射度测量法、无场准直器和磁场准直器测量法。介绍了强流束亮度定义和典型方法理论分析及测量技术的物理概念,提出了用于猝发多脉冲电子束发射度测量装置的设计与调试,通过对时间分辨测量系统的分幅相机记录的光强度分布信息处理,得到电子束束斑均方根半径和发射角,分析某一时刻数据,即可得到电子束某一时刻发射度,从而获得多脉冲电子束时间分辨发射度。在4 MeV LIA注入器上对多脉冲电子束流的发射度进行测量,得到电子束归一化均方根发射度约为114 mmmrad、双脉冲456 mmmrad的归一化发射度。最后结合电子束的高斯分布初步分析并给出均方根发射度、实测发射度和边发射度的关系。     

Design of magnet and control of the beam emittance for Penning H- ion source

The design requirement and principle of the deflection magnet for Magnetron and Penning H- ion source are discussed.It is proved that there exists a maximum emittance for the beam that may be transformed by the magnet into a state with equal Twiss parameters of αr=αy and βr =βy,which is the requisite condition to get a minimum emittance at the entrance of RFQ after transporting by a LEBT with solenoids.For this maximum emittance,the corresponding magnetic field gradient index is 1.     

Determination of the final equilibrium radius and the increase in the emittance of a nonequilibrium relativistic electron beam during transport along an external magnetic field in a gas-plasma scattering medium

An equation describing the evolution of the transverse energy of a segment of a paraxial axisymmetric relativistic electron beam (REB) propagating in a gas-plasma scattering medium along an external magnetic field is used to find the equation relating the final equilibrium radius of the beam to its initial nonequilibrium value. An analytical expression for the increase in the mean-square emittance of an REB during transport up to achievement of the equilibrium state is found for the case considered. The dependence of the final equilibrium radius and the corresponding increase in the mean-square emittance on the density of the scattering medium and the induction of the external magnetic field is investigated. Pis’ma Zh. Tekh. Fiz. 67, 108–111 (July 1997)     

电荷束团横向非均匀密度分布引起的发射度增长

直线加速器中电荷束团的非线性效应是导致束流发射度增长的一个重要原因。本文给出了直线加速器中几种常见的横向非均匀电荷密度分布的有限长空间电荷束团所具有的非线性自场能,得到了由束团非均匀电荷密度分布引起的发射度增长。     

一种高分辨里德堡原子外场光谱实验方法

介绍一种用于里德堡原子外场效应研究的实验方法，用该方法获得了Ｓｅ原子里德堡态各种外场效应研究的初步结果，显示了此方法用于外场效应的研究的有效性。