强流束在二极磁场中传输的模拟计算

为了研究空间电荷力对束流在二极磁场中传输的影响,从理论上用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在二极磁场中的传输矩阵,编写了束流在二极磁场等元件中传输的计算程序。用Powell优化方法计算非强流束传输实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解。在不同束流流强条件下,运用该程序与其他程序进行了模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析。模拟结果表明:束流流强越大,束流包络曲线横向发散越显著,空间电荷效应越强。     

强流束在二极磁铁中的非线性传输—Lie代数分析

用Lie代数方法分析了带电粒子束在二极磁铁中的非线性传输,包含了空间电荷效应。粒子在相空间中的分布采用K V分布。轨迹分析的结果做到二级近似,根据需要,还可以扩展到三级或更高级近似。在分析中,将磁铁沿中心轨道分成若干小段。在每个小段上利用所得公式进行轨迹计算,得到自洽的解。然后重复此过程,作下一小段的计算,直到最后一个小段为止。     

强流束在二极磁铁中的非线性传输—Lie代数分析

 用Lie代数方法分析了带电粒子束在二极磁铁中的非线性传输，包含了空间电荷效应。粒子在相空间中的分布采用K V分布。轨迹分析的结果做到二级近似，根据需要，还可以扩展到三级或更高级近似。在分析中，将磁铁沿中心轨道分成若干小段。在每个小段上利用所得公式进行轨迹计算，得到自洽的解。然后重复此过程，作下一小段的计算，直到最后一个小段为止。     

强流脉冲高斯分布束在磁四极透镜中的非线性传输

用李代数方法分析了高斯分布下强流脉冲束在磁四极透镜中的非线性传输.在高斯分布下,束流的空间电荷势可利用Green函数算出,进而可以得到包含束流自场的粒子运动的Hamilton函数.再施加李变换,就可以得到粒子运动的各级近似解.本文给出二级近似下的结果,根据需要,还可以扩展到更高级近似.计算过程需要进行迭代,即根据每次算出的轨迹值,确定束团在三维实空间中的大小,然后再进行迭代,直到满足精度要求为止.     

双圆筒加速透镜中强流束传输的模拟

用矩阵法分析非强流束流与强流束流在双圆筒加速透镜中的传输,编写束流在双圆筒加速透镜等元件中传输的计算程序DCALENS.采用优化方法实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解.在不同束流流强条件下,用DCALENS程序进行模拟计算,并对模拟结果进行比较分析.结果表明:束流流强越大,束流包络曲线横向发散越显著,空间电荷力越强;束流流强大于2 A时,束流包络曲线发散明显.     

强流脉冲束在静电加速管中传输研究及模拟计算

为了研究强流脉冲束流在静电加速管中的传输, 采用矩阵法分析了非强流脉冲束流与强流脉冲束流在静电加速管中的传输矩阵, 编写了束流在静电加速管等元件中传输的计算程序ACCT。 用优化方法实现给定的光学条件, 用迭代方法计算强流脉冲束流的空间电荷效应对束流传输的影响以获得自洽解。 在不同束流流强条件下, 利用ACCT、TRACE-3D和TRANSPORT等程序进行了模拟计算, 并对模拟结果进行了比较分析。 模拟结果表明, 提高加速电压比, 可以增强静电加速管的聚焦能力、 减少束流损失和提高传输效率。To study intense pulsed beam transfer in electrostatic accelerate tube, the matrix method was applied to analyze the transport matrixes in electrostatic accelerate tube of non-intense pulsed beam and intense pulsed beam, and a computer code was written for the intense pulsed beam transporting in electrostatic accelerate tube. Optimization techniques were used to attain the given optical conditions and iteration procedures were adopted to compute intense pulsed beam for obtaining self-consistent solutions in this computer code. The calculations were carried out by using ACCT, TRACE-3D and TRANSPORT for different beam currents, respectively. The simulation results show that improvement of the accelerating voltage ratio can enhance focusing power of electrostatic accelerate tube, reduce beam loss and increase the transferring efficiency.     

强流直流束在螺线管透镜中传输的Lie映射

用Lie代数方法分析了强流直流束在螺线管透镜中的传输, 考虑了两种情况：一种情况是外磁场力大于空间电荷力, 另一种情况是外磁场力小于空间电荷力. 得到两种情况下的传输矩阵. 分析结果编制成了程序, 并计算了ECR离子源之后的束流传输系统.     

强流脉冲束在螺旋管透镜中的非线性传输计算

为计算强流脉冲束在螺旋管透镜６维相空间中的非线性传输,用Visual Fortran 6.5语言设计了一个计算程序,计算由漂浮空间、螺旋管透镜等元件组成的束流光学系统。程序在计算非强流脉冲束流的线性传输时,粒子的轨迹通过矩阵的直接相乘计算得出;程序在计算强流脉冲束流的非线性传输时,需要考虑束流中的空间电荷效应对束流传输的影响,在束流运动过程中,空间电荷场也在不断地变化,而且粒子运动的轨迹与空间电荷势又是相互依赖的,因此需要求得一个自洽的解,先把元件分成若干均等的区间,把电流分成若干等份,后采用束流电流迭代与元件区间迭代的计算方法。程序运行结束时,横向和纵向相图以及束流光学系统的束流包络线可以在微机屏幕上直观地显示出来。     

强流脉冲束在静电透镜中非线性传输的Lie代数分析

用Lie代数方法分析了相对论强流脉冲束在轴对称静电透镜中的非线性传输,得到粒子在6维相空间(x,x′,y,y′,τ,pτ)中的2级近似轨迹.在分析中,把静电透镜的场作用区分成若干小段,每个小段看作匀加速段,而每个分点看作薄透镜,依次施加Lie变换,就得到轨迹的各级近似.这里,假定粒子在相空间中为K-V分布.     

强流直流束在螺线管透镜中传输的Lie映射

用Lie代数方法分析了强流直流柬在螺线管透镜中的传输,考虑了两种情况:一种情况是外磁场力大于空间电荷力,另一种情况是外磁场力小于空间电荷力.得到两种情况下的传输矩阵.分析结果编制成了程序,并计算了ECR离子源之后的束流传输系统.     

用于强流中子发生器的低能束流传输线的设计模拟

兰州大学设计研发的ZF-400强流中子发生器设计D-T中子产额6×1012 n/s,主要由ECR离子源、低能束流传输线（LEBT）、加速管、旋转靶等部分组成。LEBT负责将从离子源引出的束流进行分析聚焦并注入到加速管中。LEBT对束流的聚焦及分析的好坏程度决定了加速管中束流的损失程度、中子的产额以及靶的寿命。本工作就该强流中子发生器所需的低能传输线进行了设计。使用螺线管、分析磁铁和四极透镜组合的方案。利用TRACK软件对此方案进行模拟,得到符合要求的束流线及元件的参数。用TraceWin进行了验证模拟,验证结果符合要求。另外,通过软件模拟确定了杂质离子损失的位置,据此设计了束流管道冷却方案。通过模拟发现,这种透镜的组合方式可以让整个LEBT以较低的功率获得低损失、高纯度的打靶束流。The ZF-400 Intense Neutron Generator, which is designed by Lanzhou University with an expected neutron yield of 6×1012 n/s, is consist of ECR ion source, low energy beam transport (LEBT) line, accelerating tube and rotating target. The beam extracted from ECR source is analyzed and focused through LEBT, then, the beam is introduced into the accelerating tube. The focus and analysis ability of LEBT is very important for the beam loss, neutron yield and target's life. A LEBT line for intense neutron generator is designed in this paper, the project consisted of a solenoid, a bend magnet and three quadrupole lens. The qualified LEBT and its parameters have been got through the simulation with TRACK code. Then TraceWin program was employed to check this simulation and the result satisfied our requirement. Besides, the loss position of impurity ions was known through the simulation, and a project of beam line's cooling system was designed according to this result. Through the simulation, we find the optimal lens combination plan which can obtain lower beam loss and higher beam purity at low running power of LEBT.     

基于北京慢正电子强束流的微脉冲化系统设计

慢正电子湮没寿命测量是研究材料表面微观缺陷的重要分析方法．束团化系统是实现慢正电子湮没寿命测量的核心部件, 主要由斩波、聚束两部分组成, 它可以将随时间连续分布的束流束团化, 从而获得正电子湮没寿命测量的时间起点及满足时间分辨率要求的束团．本文以粒子动力学计算为基础, 完成了束团化系统的物理设计, 其时间分辨率设计值为150ps(FWHM)．     

Intense Beam Dynamics Study in Alvarez Accelerator

Longitudinal beam dynamics is investigated in a traveling-wave field with variable synchronous phase assumed to be a control function. The dynamic controlled process is considered to be a complex of synchronous particle motion and the motions of particles of a beam. In generalization, the model is represented by a system of integro-differential equations. The problem of joint optimization of program motion and the ensemble of perturbed motions is formulated. Numerical simulation of beam dynamics is performed; the example of optimization is considered.     

Stable Sheet-Beam Transport in Periodic Nonsymmetric Quadrupole Field

Stable sheet electron-beam transport is critical for sheet-beam microwave device which is attractive for high-power millimeter wave to terahertz-regime radiation. This paper studies the stable sheet-beam transport in periodic nonsymmetric quadrupole field. First, the conditions for stable round- and sheet-beam transport in periodic magnetic quadrupole field are deduced. In the deduction, we find that the symmetric quadrupole field and the space-charge field of sheet beam are not well matched. In order to settle this problem, we use periodic nonsymmetric quadrupole field instead of periodic symmetric quadrupole field to transport sheet beam. Finally, 3-D PIC simulations verify the conditions for stable sheet-beam transport and show that periodic nonsymmetric quadrupole field is intrinsically well suited for sheet-beam transport.      

光线反射过程的矩阵表达方法

分析反射线交面方程的特点，引入了反射矩阵并分析其实质意义，导出描述反射过程的最简单的反射矩阵，为反射过程基于数学运算软件的自动运算及求取多反射平面连续反射时反射线交面方程的运算提供了依据和方法。     

北京慢正电子强束流运行性能测试

慢正电子强束流采用高能脉冲电子束流轰击金属钽靶, 以产生正负电子对的方式提供正电子, 作为慢正电子束流方法学研究和薄膜材料缺陷研究的束流基础. 本文是在该装置实现运行后, 对慢正电子束流的强度、能散、形貌等运行性能的测试工作的介绍, 以及慢正电子湮没多普勒测量系统的调试和标准样品的测量结果.     

30MeV医用回旋加速器束流输运线上旋转扫描磁铁的研制

加速器引出束流分布一般都是高斯分布, 而在束流应用中需要更多的是均匀分布的束流. 目前国内研究已经实现了束流的均匀分布, 但事实上这些束流的均匀度不够理想. 因此, 重点介绍了能够使束流实现高均匀分布的旋转扫描磁铁的研制过程, 在理论推敲和实践检测的基础上充分证实: 通过旋转扫描磁铁的作用, 束流可以在目标靶上完全实现高均匀分布. 这项技术在国内实属首创, 其性能已经达到国际同类磁铁的先进水平.     

北京慢正电子强束流磁场输运系统设计研究

针对基于北京正负电子对撞机的慢正电子强束流系统对输运磁场的设计要求,本文对不同规格的磁场输运线圈模型、长螺线管端口处磁场的补偿以及地磁场和弯管道对正电子束流的影响等进行了计算,提出适用于本系统传输慢正电子束流的输运磁场分布、补偿线圈、调整线圈的加工参数,计算表明,系统的总体磁场不均匀度小于10髎.实际运行束流测试表明,所设计的磁场系统能够很好的将慢正电子束流输运到约16m远的样品测量室,慢正电子束斑尺寸基本没有变化,满足慢正电子束流系统的设计要求.