100MeV负氢回旋加速器高频冷模腔的理论与实验研究

在回旋加速器中,高频系统为带电粒子加速提供能量,高频谐振腔作为高频系统中的关键部件,它性能的好坏直接决定着粒子是否能够被加速,所以,高频谐振腔的设计非常关键.在100MeV负氢回旋加速器的设计中,在空间限制的同时,要求加速电压从中心区的60kV到出引区的120kV变化,这对谐振腔的设计提出了很高的要求.基于上述条件,本工作利用有限差分法的软件CST MICR0wAVESTUDIO设计的双内杆结构的44MHz高频谐振腔初步设计完成,根据初步设计的结论,加工与实际腔体尺寸1:1模型,模型高频参数测量的结果与CST MICROWAVE STuDIO的计算相吻合,结果是可信的.     

100MeV强流质子回旋加速器高频腔公差研究

针对中国原子能科学研究院正在设计的100MeV强流质子回旋加速器, 研究并提出高频腔公差. 高频腔的误差包括加工安装的误差和重力引起的D板变形. 加工安装误差的存在干扰束团的径向和轴向运动, 用理论分析和数值模拟相结合的方法给出加工安装的公差; D板的重力变形引起加速间隙的轴向错位从而使束团产生轴向的相干振荡, 计算结果表明目前结构的D板变形在允许范围内.     

100MeV强流质子回旋加速器高频腔公差研究

针对中国原子能科学研究院正在设计的IOOMeV强流质子回旋加速器,研究并提出高频腔公差.高频腔的误差包括加工安装的误差和重力引起的D板变形.加工安装误差的存在干扰束团的径向和轴向运动,用理论分析和数值模拟相结合的方法给出加工安装的公差;D板的重力变形引起加速间隙的轴向错位从而使束团产生轴向的相干振荡,计算结果表明目前结构的D板变形在允许范围内     

用于放射性核束设施驱动加速器的100MeV强流质子回旋加速器

中国原子能科学研究院得到批准建设HI-13串列加速器升级工程, 目前完成了该工程的初步设计.文章报告主工艺设备——100MeV强流质子回旋加速器的设计方案、设计特点, 总体设计结果及主要技术指标、关键设备(离子源、轴向注入线、中心区、主磁铁、高频系统、引出系统、诊断系统等)的简要设计结果等.     

回旋加速器高频腔的设计与分析

根据正电子发射断层显像(PET)回旋加速器的物理要求与实际情况,确定了PET回旋高频双腔体的具体设计方案。在加速电压比较高的要求下,充分利用有限的空间,设计1/4波长线的异型覆面的竖腔结构腔体,采用短路片与移动电容板双调谐结构,满足了频率调谐要求;同时获得较高的品质因数,达到了物理设计要求的加速电压。利用Microwave Studio CST程序对腔体的Q0值、热分布、功率损耗、微调电容做了详细的分析与计算;对实际测量值与仿真计算值进行了对比,并对产生的误差进行了分析和讨论。腔体电压实际测量值达到50 kV以上,频率稳定度达到设计指标1.010-6/d。;     

31.02 MHz回旋加速器谐振腔Dee电压的标定

中国科学院近代物理研究所医用重离子加速器(HIMM) 高频系统31.02 MHz回旋加速器谐振腔已完成设计加工和腔体的老炼,并投入正常运行。高频腔体的设计峰值Dee 电压要求达到70 kV,但是Dee 电压准确计算比较困难,可以通过CST 仿真软件对腔体进行模拟得到高频腔体的RP=Q0 值,结合输入到腔体的实际功率,计算出腔体的实际电压值。为了验证Dee 电压的准确性,在相同的腔体输入功率条件下,利用韧致辐射法测量腔体电压,测量结果与计算结果误差在0.6% 以内。The 31.02 MHz cyclotron RF system of Heavy Ion Medical Machine (HIMM) in IMP(Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences) has completed the design and commssioning,and now has already been put into operation. Its peak voltage requires 70 kV, but the precise calculation of the Dee voltage is still a difficulty problem, we can get the value Rp/Q0 of the cavity by CST simulation, and then combining the actual input power for cavity to calculate the real Dee voltage. In order to verify its accuracy, we use the bremsstrahlung method to test the cavity voltage under the condition of same input power. The error between test results and calculation is less than 0.6%.     

100MeV回旋加速器主磁铁设计与工艺技术研究

中国原子能科学研究院目前正在建造一台100MeV强流回旋加速器,它加速负氢离子,通过剥离引出质子束,能量75MeV-100MeV,流强200μA.该回旋加速器的主磁铁为紧凑型整体结构,采用4扇直边叶片,渐变气隙.将报告该磁铁的设计特点,数值模拟结果;磁性材料及成分偏析、缩孔等内部缺陷;机械结构设计、公差、变形;还将描述磁铁的工作进展.     

100MeV回旋加速器主磁铁设计与工艺技术研究

中国原子能科学研究院目前正在建造一台100MeV强流回旋加速器, 它加速负氢离子, 通过剥离引出质子束, 能量75MeV—100MeV, 流强200μA. 该回旋加速器的主磁铁为紧凑型整体结构, 采用4扇直边叶片, 渐变气隙. 将报告该磁铁的设计特点, 数值模拟结果; 磁性材料及成分偏析、缩孔等内部缺陷;机械结构设计、公差、变形;还将描述磁铁的工作进展.     

100MeV强流回旋加速器射频数字低电平系统研制

介绍了100MeV射频低电平控制系统的设计及其桌面实验的组成. 通过实测, 验证了他激模式下幅度控制环路和相位控制环路中实现数字式控制的可行性. 初步测试数据及调试过程均表明数字式控制可用于100MeV回旋加速器的射频低电平控制系统.     

230MeV质子回旋加速器超导线圈拉杆结构研究

该院承研的230Me V质子回旋加速器是中核集团在研的质子治疗系统的核心装置。230Me V质子回旋加速器具有常温铁轭与4叶片螺旋扇磁极结构,采用超导线圈励磁,具有结构紧凑、运行功耗低的特点。230Me V质子回旋加速器的超导线圈通过拉杆在低温恒温器中进行定位和位置调节。拉杆按照周向位置分4组共12根,每组包括轴向向上、轴向向下、径向3个方向的拉杆。分析了拉杆结构以确保拉杆中各零件满足强度要求,研究了拉杆的调节方法和步骤,并在超导线圈降温过程中对拉杆进行了调节。通过对拉杆结构的研究,保证了超导线圈与常温主磁铁的相对位置关系,为回旋加速器质子束流的顺利引出提供条件。     

铁氧体填充不调谐加速腔模型研究

在医用质子同步加速器方案中,采用铁氧体加载的不调谐高频加速腔,为进行原理验证和实验研究,制作了一台不调谐腔模型,模型腔为圆柱形同轴腔,腔内用铁氧体环填充,在同步加速器工作频率范围内,模型腔可基本实现与功率源的阻抗匹配.     

10 MeV质子等时性回旋加速器的设计研究

给出10MeV质子等时性回旋加速器的等时性磁场设计,中心区的设计以及加速后最终的束流品质,该加速器可作为正电子断层扫描装置的配套设备,用于生产中短寿命放射性同位素等.它沿半径方向只用一套线圈励磁,等时性磁场的建立完全由磁极形状决定.中心区的设计满足了轨道中心化的要求,并给出较大的横向和纵向接受度,以获得足够的束流强度. 经过172圈加速后,最终的束流品质满足要求.     

SSC高频腔数值模拟及分析

SSC加速电压的提高对于HIRFL整体运行水平的提高具有重要的意义.利用三维电磁场计算程序MAFIA对SSC高频腔体作了更为细致的分析,重新计算了腔体的主要参数,结合运行中的实际结果,对电压提高的可行性进行了初步分析;由于在大功率运行状态下,少量的功率损失都可能影响腔–机系统的稳定性,所以同时利用MAFIA计算得到的结果,对功率耦合系统重新做了分析,得到了功率反射的理论极值及改进方案.     

HIRFL高频腔体功率耦合匹配实验研究

 介绍了HIRFL主加速器SSC高频腔体功率馈入耦合匹配系统的研究，实验结果表明，通过改变耦合环角度可更好地实现高频腔体和高频发射机之间的匹配，提高了高频腔体电压和高频发射机的工作效率。     

重复频率X波段类周期加载微波腔的实验研究

在CHP-01加速器上对我所提出的X波段类周期加载微波腔进行了实验研究. 在实验中,首先对加速器进行了调试,使其能够稳定运行;然后对磁场、电压等参数与微波输出的关系进行了研究; 最后在二极管电压约为790kV、电流约为6.7kA时得到了微波输出功率为1.4GW、微波频率为9.4GHz、微波脉宽为30ns、束波转换效率为26%的实验结果.     

耦合孔对微波腔的影响研究

从Maxwell方程出发,将微波腔中的实际微波场按其本征模式展开,进行微波腔的工作特性(如工作频率、场分布等)的研究.在具体处理过程中,根据复杂结构微波腔的具体边界,将微波腔分成规则形状微波腔和非规则(含耦合孔)部分,建立实际微波腔模式同规则形状微波腔模式之间的场耦合方程,从而确定耦合孔对微波腔模式的影响,并对开耦合孔的圆柱腔进行了相应的理论和模拟研究. 关键词： 微波腔 模式 场耦合 圆柱微波腔