工业辐照加速器扫描磁铁电源的研制

分析了工业辐照加速器扫描磁铁的三角波励磁电流的选取。介绍了一种输出电流峰 峰值20 A、扫描频率为20～50 Hz的连续三角波的工业辐照加速器扫描磁铁电源。阐述了三角波调制器的原理、三角波线性度、基于单片机的控制系统以及其在工业辐照环境下采取的抗干扰措施。理论和应用均表明该设计具有很好的辐照均匀度。     

辐照直线加速器电子束扫描控制

 在工业辐照电子直线加速器的扫描线圈内通以准三角波电流能使电子束在扫描方向分布均匀。系统的扫描电流周期和调制器的主脉冲同步, 可消除扫描均匀性中出现的拍频现象。根据速调管调制器主振脉冲频率、扫描宽度和电子束的束斑大小可以定出辐照床的最高运动速度以实现高效率的辐照。     

一种新的电子束扫描电流产生方法

 在工业辐照电子直线加速器中,电流发生器是电子束扫描设备中的重要部分,可控式电流反馈-电流镜产生扫描电流是一种新方法,其电流波形可被扫描均匀度指标修正,不仅可以得到良好的电子束扫描均匀度,而且还可以提高均匀扫描的速度。     

一种新的电子束扫描电流产生方法

在工业辐照电子直线加速器中,电流发生器是电子束扫描设备中的重要部分,可控式电流反馈-电流镜产生扫描电流是一种新方法,其电流波形可被扫描均匀度指标修正,不仅可以得到良好的电子束扫描均匀度,而且还可以提高均匀扫描的速度。     

BP神经网络电子束扫描均匀度校正系统

电子束的扫描均匀度是工业辐照电子直线加速器的重要技术指标,该校正系统利用人工神经网络中的误差反向传播法可以对扫描电流波形进行校正,以克服扫描磁场引起的电子束形状变化、位置改变等造成的电子束分布的不均匀性,从而使扫描曲线的归一化均方偏差达到1.8%。     

BP神经网络电子束扫描均匀度校正系统

 电子束的扫描均匀度是工业辐照电子直线加速器的重要技术指标，该校正系统利用人工神经网络中的误差反向传播法可以对扫描电流波形进行校正，以克服扫描磁场引起的电子束形状变化、位置改变等造成的电子束分布的不均匀性，从而使扫描曲线的归一化均方偏差达到1.8%。     

DG型电子加速器自校正扫描系统的研制

为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率,开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据,阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程,包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求,具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。     

DG型电子加速器自校正扫描系统的研制

为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率,开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据,阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程,包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求,具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。     

消色散270°偏转磁铁系统设计及束流动力学研究

对三种常用结构的270°偏转磁铁进行系统的分析研究,采用数值计算和模拟方法对双磁铁不对称偏转结构、三块90°磁铁偏转结构和70°+130°+70°偏转结构这三种不同的270°偏转磁铁系统进行模拟,给出偏转系统的消色散传输条件,并且分析了束流包络在偏转系统和出口管道中的变化情况。经过分析对比,详细列出了三种结构的优势与劣势。双磁铁不对称结构适用于医用加速器,三块90°磁铁偏转结构适用于需要在出口长距离漂移的辐照加速器,而70°+130°+70°偏转结构可以满足出口一定距离的无损漂移,同时实现相对较低的成本,是工业辐照加速器较为经济适宜的选择。     

基于PREF的扫描磁铁电源设计与实现

PREF装置是中国科学院新疆理化技术研究所与近代物理研究所联合设计建造的10～60 MeV质子同步加速器,属于国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。针对该装置的扫描磁铁电源输出电流频率200 Hz、跟踪误差小于≤±5×10^-3的技术要求,采用三组H桥串联拓扑方案,通过移相控制,基于脉宽调制实现技术要求。经仿真与测试结果表明：电源能够输出峰-峰值为±420 A,幅值与频率均连续可调的高精度三角波电流,满足工程应用要求。     

HI-13串列加速器生物用新终端7Li离子束流监测诊断研究

7Li离子属于高LET辐射,是辐射生物学基础研究中常用的重离子射线之一,它是硼中子俘获治疗癌症中起关键作用的离子,在辐射诱变育种等领域也有较好的应用前景。实验在北京HI-13串列加速器R20支线生物用新终端上进行,对43 MeV 7Li离子束斑大小、均匀性和监测注量的准确性进行测量和评估,结果表明:均匀性好于90%的最大束斑面积为5.0cm×5.0cm;4.2×104 ～1.5×105 particles/cm2/s注量率范围内,两种不同探测器测得的注量率变化呈线性关系,闪烁体探测器监测的注量与CR39探测器测得的绝对注量的误差小于10%。这些束流特性能够满足辐射生物学实验要求,有利于进一步开展与硼中子俘获治疗癌症或辐射诱变育种中7Li离子的辐射生物学相关研究。7Li ion with high linear energy transfer (LET) radiation has been used in radiobiological research, takes main effect in Boron Neutron Capture Therapy and is applied in radiation mutagenic breeding. This experiment was carried on the new terminal established for radiobiological application, located at the end of R20 branch beam line of HI-13 tandem accelerator. The beam qualities of 7Li ions of 43MeV generated by HI-13 tandem accelerator, including spot size and uniformity and particle fluence accuracy were measured using different detection methods. The results showed that beam uniformity was over 90% at 5cm×5cm area, the flux of S1 and M3 had a good linear relationship as particle flux ranged from 4.2×104 particles/cm2/s to 1.5×105 particles/cm2/s, and particle fluence accuracy was better than 90%. All the results showed that the beam qualities of 7Li ions finely met the basic requirements for radiation biological experiment. It provides important method to study biological effects for fundamental research and tumor therapy or radiation mutagenic breeding application associated with 7Li ions.     

重离子治癌引出BUMP电源控制器设计

引出凸轨(BUMP)电源是负责医用重离子加速器束流引出的关键设备,其电流上升的同步性影响束流的引出效率,而电流波形的多样性与治疗模式和治疗精度密切相关.要在凸轨磁铁(0.2～0.4 mH)上产生1～5 ms上升且精确同步的励磁电流,并确保电流的跟踪性和波形的多样性,采用了实时调整强励电压及基于特征参数的电流波形控制方法...     

X波段重频过模返波振荡器实验研究

根据两腔振荡器和返波管的特点研制了过模结构返波振荡器, 该器件主要由调制腔和换能腔(慢波结构)两部分组成. 调制腔既是电子束的预调制腔, 也是微波谐振反射腔, 它同换能腔形成一个过模微波谐振腔,经调制腔调制后的电子束在换能腔中实现束波能量转换. 根据加速器的电子束参数(束压为1 MV,束流为20 kA)设计了一个X波段的高功率微波器件,2.5维粒子模拟程序模拟得到微波频率为8.25 GHz,输出功率为5.70 GW. 用超导磁体作为引导磁场,单次运行输出微波功率为5.20 GW,微波频率为(8.25±0. 关键词： 两腔振荡器 返波振荡器 多波切连科夫发生器     

Vibration research of the AC dipole-girder system for CSNS/RCS

The China Spallation Neutron Source (CSNS) is a high intensity proton accelerator based facility. Its accelerator complex includes two main parts: an H^- linac and a rapid cycling synchrotron (RCS). The RCS accumulates the 80 MeV proton beam and accelerates it to 1.6 GeV, with a repetition rate of 25 Hz. The AC dipole of the CSNS/RCS is operated at a 25 Hz sinusoidal alternating current which causes severe vibration. The vibration will influence the long-term safety and reliable operation of the magnet. The dipole magnet of CSNS/RCS is an active vibration equipment, which is different from the ground vibration accelerator. It is very important to design and study the dynamic characteristics of the dipole-girder system. This paper takes the AC dipole and girder as a specific model system. A method for studying the dynamic characteristics of the system is put forward by combining theoretical calculation with experimental testing. The ANSYS simulation method plays a very important role in the girder structure design stage. With this method, the mechanical resonance phenomenon was avoided in the girder design time. At the same time the dipole vibratory force will influence the other equipment through the girder. Since it is necessary to isolate and decrease the dipole vibration, a new isolator was designed to isolate the vibratory force and decrease the vibration amplitude of the magnet.     

超导在加速器中的应用概况

文中简要回顾了世界上已建造的大型超导加速器,重点介绍未来的超导加速器方案,对超导新材料在加速器中的应用研究以及我国超导在加速器中的应用研究情况作了简要介绍.