BEPCⅡ直线加速器发射度测量

BEPCⅡ直线加速器采用改变四极磁铁励磁电流, 测量获取的束流横截面荧光图像得到束流包络, 进而通过对束流包络和励磁电流的拟合计算得到束流发射度和Twiss参数. 在BEPCⅡ直线加速器的改进过程中, 发现并解决了影响发射度测量结果准确性的多个问题, 改进了束流横截面测量方法和发射度计算方法, 提高了测量结果的准确性. 根据BEPCⅡ直线加速器的具体情况, 还编写了束流截面测量程序和发射度计算程序, 提高了发射度的测量和计算速度, 方便了发射度测量实验的使用.     

电子直线加速器束流动力学的三维理论和计算

本文提出了电子直线加速器束流动力学计算的三维理论。将注入的脉冲束流划分为等电荷的环,追踪这些环在三维几何空间的运动,并在六维相空间内讨论束流的性能,给出束流在(r,p_r),(rθ,p_θ),(z,p_Z)三个相平面上的图象以及均方根发射度的数值。本文还介绍了应用三维理论的实例计算结果,并对影响径向发射度的因素作了讨论。     

BEPCⅡ直线加速器发射度测量

BEPCⅡ直线加速器采用改变四极磁铁励磁电流,测量获取的束流横截面荧光图像得到束流包络,进而通过对束流包络和励磁电流的拟合计算得到束流发射度和Twiss参数.在BEPCⅡ直线加速器的改进过程中,发现并解决了影响发射度测量结果准确性的多个问题,改进了束流横截面测量方法和发射度计算方法,提高了测量结果的准确性.根据BEPCⅡ直线加速器的具体情况,还编写了束流截面测量程序和发射度计算程序,提高了发射度的测量和计算速度,方便了发射度测量实验的使用.     

束流相空间与束流发射度椭圆的对应

研究了束流传输理论沿用的束流相空间与实测束流发射度椭圆之间的对应关系,推导了束流相空间参数与束流椭圆对应关系的表达式,为束流传输理论与束流测量实验之间的相互验证提供了直接依据。     

有横向耦合的束流系统的匹配问题

分析了不同起始情况的束流通过有横向耦合的束流系统后发射度的变化，给出了束流有效发射度的边界方程式及匹配条件．     

合肥光源储存环束流截面测量系统改造和软件升级

 存储环束流截面及发射度是同步辐射加速器重要的基本参数。从束流截面大小的变化和束斑位置的移动规律，可以进行环上的束流不稳定性的研究。介绍了合肥光源，储存环束流截面测量系统局部改造和它的软件升级并且着重介绍西欧核子中心(CERN)的软件框架ROOT在数据处理和显示方面的应用。     

基于单个四条带BPM的非拦截式能散度测量方法

能散度是反映束流品质的重要参数,采用传统测量方法测量时打到靶上的束流不能得到利用,测得的数据也是多个宏脉冲的平均值,利用该方法的测量结果进行束流调节时,要等待荧光靶从束流轨道中反复插入和提出,调节时间很长。基于单个四条带束流位置检测器,结合发射度测量的方法,实现了非拦截式能散度测量方法。该方法能在不加入额外设备的情况下对每个束流宏脉冲的能散度进行测量,测量结果与传统的拦截式测量方法结果相吻合。进行了误差分析,指出为了减小测量系统误差,需要尽可能使束流通过束流位置检测器中心。     

DNB引出束流功率及剖面分布测量

 利用束流截止板热量计原理,测量了诊断中性束(DNB)注入托卡马克的束流功率及束流剖面分布。基于热量截止板上正交分布的13只K型热电偶探针测量出DNB引出束流,在加速极电源49 kV,6 A,100 ms的脉冲放电时,采样铜靶上的最高温升为14 ℃,从而计算出注入束流功率达到160 kW并得到束剖面分布。同时通过对热量截止板冷却循环水温升测量值在时间上的积分数值计算,也获得了注入束流总功率,为130 kW。分析了两种测量结果存在差异的原因,实验结果表明惯性束截止板热量计方法是测量粒子束流功率及剖面分布的有效手段。     

3.5 MeV无箔注入器束流调试

 3.5 MeV 注入器是“神龙一号”直线感应加速器的束源,在注入器束流调试中,首先通过数值模拟方法,初步确定束流过聚焦和聚焦不足两种极端情况下引出线圈输运磁场峰值的变化范围;然后以注入器出口束流波形为参考,通过实验调试找到了这两种情况下引出线圈输运磁场峰值的实际配置;再通过测量束流的剖面或发射度,在这两种配置中选定一个折中的引出线圈磁场配置,并最终确定了注入器输运磁场的总体配置。经过调试完成后的注入器束流为3.6 MeV,流强为2.8 kA,归一化边发射度为1 040 mm·mrad,达到了预期的指标。     

加速器驱动次临界系统注入器Ⅰ束测系统（英）

加速器驱动次临界系统注入器Ⅰ,包括ECR离子源、低能传输线、射频四极加速单元、中能传输段和超导腔,注入器Ⅰ出口能够获得能量10 MeV的强流质子束流。为了调束和运行的需要,注入器Ⅰ将安装束流位置测量、束流截面测量、束流流强测量、束流发射度和能量测量,以及束流损失测量等束流参数测量装置。介绍了这些束流测量系统设计及其他方面的一些考虑。     

一台14GHzCAPRICE型ECR离子源的束流引出

An ion beam extracted from an ECRIS suffers from the inhomogeneous distribution of cold electrons within the minimum B configuration,necessary to confine the plasma.Especially for higher ion currents,the space charge force is not negligible any more,and because of the nonlinear force,emittance growth will occur. Measurements of the profile and the emittance of the beam directly behind the source show the complicated correlation between extraction voltage and plasma density.The emittance has been measured with a pepper pot device to account for the inhomogeneous azimuthal distribution of the beam.These results indicate that further information about the profile is required.To visualize the beam profile a tantalum foil with a thickness of 20μm has been used for an electrical beam power between 10 and 50W.Looking on the back side of the foil with a CCD camera it is possible to record the profile in real time.As a more sensitive diagnostic tool viewing targets made from BaF has been used. Three dimensional computer simulations have been used to identify the reason for the structures,observed in measurements.     

合肥光源新的束团截面及发射度测量系统的研制

介绍了合肥光源储存环紫外光束团截面及束流发射度测量系统. 本系统采用光学探测, 由光学成像和图像采集处理两大部分组成. 光学成像部分利用光学成像将中心波长366.1nm紫外光1:1成像于CCD探测器上. 图像采集处理部分将CCD探测器采集的视频信号由电缆输出到图像采集卡进行图像采集, 然后由LabVIEW程序进行数据处理获得束团截面尺寸以及束流发射度和耦合度, 最后给出了实验结果.     

Beam experiments with a non-intercepting beam induced f luorescence profile monitor for the ADS LINAC

An accelerator-driven subcritical system(ADS) project was launched in China in 2011, aiming to design and build an ADS demonstration facility with the capability of more than 1000 MW thermal power. The driver linac is defined to be a 10 m A current of high energy protons at 1.5 Ge V in continuous wave operation mode. To meet the extremely high power and intense beam accelerator requirements, non-interceptive monitors for the beam transverse profile are required for this proton linac. Taking advantage of the residual gas as active material, the Beam Induced Fluorescence(BIF) monitor exploits gas-excited fluorescence in the visible spectrum region for transverse profile measurements. The advantages of this non-intercepting method are that nothing is installed in the vacuum pipe,component design is compact and there is no need for expensive signal processing electronics. Beam experiments have been performed under constant beam conditions. The helium spectrum has been verified with different optical filters, showing that a proper optical band-pass filter covering 400–500 nm is necessary for fluorescence experiments with helium. By changing gas pressure, it is shown that gas pressure is proportional to the signal amplitude but has no influence on detected profile width. Finally, a comparison experiment between the BIF monitor and a wire scanner shows that the detected profile width results of both methods agree well.     

BPM测量束流纵向发射度与Twiss参数

在C-ADS直线加速器样机中,为了描述束流相空间分布,需要精确测量束流在RFQ出口处的参数。束流横向信息已通过发射度重构测量获得,束流光学也得到了验证。采用了一种用BPM的SUM信号测量束流纵向参数的方法。在实验中,调节两台聚束器的聚束腔压并记录其下游BPM上的SUM信号。通过粒子群算法和TraceWin模拟相结合的方法,得到了考虑空间电荷效应的测量结果。测得的发射度与Toutatis中的模拟值相近。     

用修正三梯度法测量束流发射度

 介绍了修正三梯度法的原理和利用该方法测量发射度的实验装置。编写了基于束包络方程的数值拟合程序，并进行了模拟计算。用修正三梯度法对3.5MeV注入器出口处脉冲电子束的发射度做了时间分辨的测量。结果表明，当空间电荷力不可忽略时，该注入器输出的电子束脉冲期间中间部分束的发射度为1 040π·mm·mrad。     

Emittance measurements of a laser-wakefield-accelerated electron beam

The transverse emittance of a relativistic electron beam generated by the interaction of a high-intensity laser with an underdense plasma has been measured with the "pepper-pot" method. For parameters pertaining to the forced laser wakefield regime, we have measured an emittance as low as (2.7+/-0.9) pi mm mrad for (55+/-2) MeV electrons. These measurements are consistent with 3D particle-in-cell simulations of the experiment, which additionally show the existence of a relatively large halo around the beam core.     

1.5MeV直线感应加速器的初步调试

本文介绍了新近在中国工程物理研究院建成的一台直线感应加速器。这台加速器由六个250kV的加速组元构成。其中四个用于构成电子源,另外两个用作后加速。输出电子束能量为1.5MeV,束流2—3kA,束脉冲宽度90ns,束的非归—化均方根发射度70mrad-cm。     

合肥光源基于同步光的测量与研究

介绍了合肥光源同步光测量系统, 包括条纹相机系统、快速光电测量束团长度系统、束团横向截面测量系统和光位置测量系统. 利用条纹相机系统和快速光电测量束团长度系统进行了束团长度测量和束团伸长效应的研究. 利用束流截面测量系统进行了六极铁对横向不稳定性抑制效果和横向反馈系统反馈效果的测量研究. 光位置测量系统采用丝型光位置检测器和自行研制了对数处理器, 用于测量光源点的束流位置和角度.     

电阻环束流探测器的标定

 电阻环探测技术是一种成熟、实用的在线测试束流技术，它能给出束流的大小和束流质心的位置。在即将投入使用的20MeV直线感应加速器中，该技术将作为一种精确的束流诊断手段。为此设计了一套精密的束流模拟和电阻环标定装置，其束流位置的定位精度达到0.02mm，以之对精心设计的电阻环进行标定。标定的结果表明电阻环对束流质心位置的测试精度达到0.5mm，经标定后的束位置拟合值绝对误差不大于0.2mm。     

切伦科夫辐射“双成像法”测量电子束发射度

利用切伦科夫辐射,OTR或荧光靶等光学诊断方法进行发射度测量,国内外绝大部分实验是用CCD相机观测电子束打靶产生的光斑,变化四极透镜的磁场梯度,应用“三梯度法”计算出发射度.文中提出了一种新的“双成像法”测量方法,使切伦科夫辐射光通过一长焦距的消色差薄透镜,分别在焦平面和像平面获取图像.通过图像处理,前者可分析出电子束散角分布,后者可分析出电子束径向分布,从而直接得到均方根发射度.该方法对束流相空间和电荷密度分布无需假设,无需借助“三梯度法”,较其他常规测量方法具有实验装置更简便、测量精度更高和适用性更广等优点.文中给出了该测量方法对北京大学DC?SC光阴极注入器的发射度测量进行计算机模拟实验的结果和分析.