LIA注入器发射度增长机理研究及其抑制措施

闪光X光照相是强流直线感应加速器（LIA）目前最重要的应用之一。为了获得更小的焦斑尺寸以达到精密照相的目的，减小LIA的发射度成为主要的技术途径之一，因此首先要求作为LIA束源的注入器能提供低发射度的带电粒子束。本文从非线性作用力导致束剖面电流密度分布变化的角度对注入器发射度的演变进行研究，根据研究揭示的规律提出相应的抑制发射度增长的措施。     

不同准直角双轴闪光照相

为了降低闪光照相中散射的影响和提高法国试验客体（French test object,FTO）重建的精度,结合不同准直角下散射不同的特性,提出了不同准直角的双轴闪光照相布局,并进行了相应的数值模拟实验。研究结果表明：不同准直角双轴闪光照相中散射的相互干扰非常严重,且主要来于前保护器件,需使用铅板屏蔽。根据信息融合特性和降低散射影响的要求确定了FTO不同准直角双轴闪光照相的两个准直角分别为2.24°和1.15°。从该不同准直角的双轴闪光照相系统模拟得到的图像重建出了均方根误差小于5.8%的密度分布,结果远优于单轴照相23％的均方根误差。     

不同准直角双轴闪光照相

 为了降低闪光照相中散射的影响和提高法国试验客体（French test object,FTO）重建的精度,结合不同准直角下散射不同的特性,提出了不同准直角的双轴闪光照相布局,并进行了相应的数值模拟实验。研究结果表明：不同准直角双轴闪光照相中散射的相互干扰非常严重,且主要来于前保护器件,需使用铅板屏蔽。根据信息融合特性和降低散射影响的要求确定了FTO不同准直角双轴闪光照相的两个准直角分别为2.24°和1.15°。从该不同准直角的双轴闪光照相系统模拟得到的图像重建出了均方根误差小于5.8%的密度分布,结果远优于单轴照相23％的均方根误差。     

HL-2M 装置初始等离子体放电阶段的直流辉光放电清洗系统研制

基于 HL-2M 托卡马克初始等离子体放电的工程需求,设计并研制了直流辉光放电清洗系统,包括电 极、馈线、电源、控制以及监测等关键部件和辅助子系统。研制完成后开展了系统装配和工程调试,并投入到首 次等离子体放电。实验结果表明,该直流辉光放电系统运行稳定、可靠,且此辉光放电清洗显著降低了真空室本 底杂质浓度,能满足 HL-2M 装置初始等离子体放电的壁条件需求。     

3.3MeV直线感应加速器的设计和性能

综述3.3MeV直线感应加速器(LIA)的物理工程概貌和束流特性参数测量。所测数据均达到或超过了设计指标。并已成功地做为曙光一号自由电子激光器出光实验的电子束源。目前,拟串接更多的加速组元使加速器的电子束能量达到10MeV,以便同时用于自由电子激光研究和闪光X射线照相。     

高能闪光照相光源位置测量

介绍了一种高能闪光照相系统的光源位置重复性测量方法。相同客体不同次实验图像的位置可以反映闪光照相系统的光源位置重复性。首先从球形客体实验图像中检测出客体的钨飞层外界面,然后利用界面数据拟合得到对应的圆心位置。多次照相图像圆心位置的重复性反映了光源位置的重复性。实验测量了闪光照相系统的光源位置重复性,实验结果表明,某闪光照相系统光源位置的重复性好于0.1 mm。     

高能闪光照相光源位置测量

介绍了一种高能闪光照相系统的光源位置重复性测量方法。相同客体不同次实验图像的位置可以反映闪光照相系统的光源位置重复性。首先从球形客体实验图像中检测出客体的钨飞层外界面,然后利用界面数据拟合得到对应的圆心位置。多次照相图像圆心位置的重复性反映了光源位置的重复性。实验测量了闪光照相系统的光源位置重复性,实验结果表明,某闪光照相系统光源位置的重复性好于0.1 mm。     

直线感应加速器组元的双脉冲改造

对单脉冲直线感应加速器(LIA)的加速组元进行了双脉冲改造的初步尝试，用铁氧体作为磁芯材料，得到了双脉冲的波形数据。闪光X射线照相在对爆轰产物流体力学性质的研究中有着重要作用，而要得到足够计量的X射线，需要用能量达10～20MeV，强度达千安量级的电子束来轰击靶核；为使得到的照片有足够的分辨率，轰击点(焦斑)直径最大只能为几个毫米。要加速产生合乎要求的电子束，通常依靠大型的LIA。     

闪光照相中的后锥散射

高能闪光照相中散射辐射严重影响信息的提取。后保护系统（后锥）是散射的最主要来源，这一结论已被实验和数值模拟所证明。虽然利用X射线输运的MC计算程序可以给出散射分布，但在高散射情况下程序计算结果的正确性和可靠性必须经实验的检验。     

流体物理研究所高功率脉冲技术研究进展

中国工程物理研究院流体物理研究所是中国最早开展高功率脉冲技术研究的单位,文章简要回顾了流体物理研究所50年来在高功率脉冲技术研究方面的研究情况,介绍了中国大型高功率装置的典型代表、新近建成的世界最高水平的直线感应加速器神龙一号装置(20MeV,2.5kA,80ns),以及超高功率装置--正在建设的用于Z箍缩研究的初级实验平台(PTS,8-10MA,90ns).神龙一号是由84个感应腔串接而成的强流脉冲直线感应电子加速器,每个感应腔由Marx高电压发生器和Blumlein脉冲形成线组成的高功率脉冲系统驱动,逐级加速电子束打靶,通过韧致辐射产生强X射线,对武器内爆过程进行瞬态闪光照相.PTS装置是一台基于Marx发生器和水介质脉冲成形技术、由24路相同模块并联构成的超高功率装置,其单路验证性样机已经完成研制并达到设计指标要求,PTS主机的建设正在进行中.文章还介绍了近几十年来在高功率开关、直线感应加速器(LIA)、Z箍缩、脉冲X光机、爆磁压缩技术、重复频率脉冲技术、直线变压器技术、时间分辨快脉冲诊断技术等高功率脉冲技术方面的研究进展.     

Conceptual design of an intense positron source based on an LIA

Accelerator based positron sources are widely used due to their high intensity. Most of these accelerators are RF accelerators. An LIA (linear induction accelerator) is a kind of high current pulsed accelerator used for radiography. A conceptual design of an intense pulsed positron source based on an LIA is presented in the paper. One advantage of an LIA is its pulsed power being higher than conventional accelerators, which means a higher amount of primary electrons for positron generations per pulse. Another advantage of an LIA is that it is very suitable to decelerate the positron bunch generated by bremsstrahlung pair process due to its ability to adjustably shape the voltage pulse. By implementing LIA cavities to decelerate the positron bunch before it is moderated, the positron yield could be greatly increased. These features may make the LIA based positron source become a high intensity pulsed positron source.     

多脉冲强流直线感应加速器测控系统中仪器通信与控制

多脉冲强流直线感应加速器(LIA)测控系统中仪器设备数量大、种类多、总线类型复杂,其通信和控制直接影响装置运行的可靠性。在硬件上将众多仪器根据功能划分成不同的子系统,每个子系统仪器设备通过必要协议转换后和相应的前端设备服务器连接,然后接入测控系统网络;仪器设备的通信控制软件采用LabVIEW平台进行开发,前端设备服务器中的本地控制程序通过VISA或UDP协议与仪器通信,远程通信采用DataSocket技术;为了应对强烈的电磁干扰和高压冲击,对仪器供电系统以及Marx充电线路进行了多处隔离,同时采取优化网络结构和数据流向、采用UDP协议以及主从模式总线仲裁等措施提高软件的可靠性。这套系统目前应用于多脉冲强流LIA装置的调试试验中,运行稳定可靠,完全满足实验要求。     

脉冲磁窗系统的电源设计

为满足脉冲磁窗技术对磁体激励电流的需求(平台期时间1~10 ms可调,最小值约24 kA),研究了一种能量利用率高、能库小的多电容器组分时放电电源。设计了脉冲电源的拓扑结构,基于仿真分析了电源参数与电流纹波、电容器组路数之间的关系,及其对放电回路参数变化的敏感性,给出了6路电容器组分时放电的优化结构,并通过实验进行了验证。实验过程中通过晶闸管串联提高了其关断的可靠性,通过二极管三串两并的方式解决了重频模式下二极管承受反向电压能力下降的问题,进一步提高了电源放电的可靠性。     

基于RBF神经网络的强流LIA故障诊断与性能评价技术

 用于流体动力学诊断的强流LIA是庞大而复杂的系统,其性能预测和评估是十分困难的。针对强流LIA大量的单次快脉冲非平稳信号,提出基于小波包分析与RBF神经网络技术相结合实现故障智能诊断和性能评价的方法。该方法以强流LIA高维信号的小波包结点能量提取的特征向量来表征信号平顶、脉宽以及暂态特性。在此基础上,建立了“神龙一号”加速器腔电压及注入器出口束流故障诊断与性能评价原型系统,该系统不仅可进行故障诊断和性能评价,还可探测到加速器运行参数的变化趋势,为加速器的精细维护提供预测信息。     

多脉冲强流直线感应加速器测控系统中仪器通信与控制

多脉冲强流直线感应加速器(LIA)测控系统中仪器设备数量大、种类多、总线类型复杂,其通信和控制直接影响装置运行的可靠性。在硬件上将众多仪器根据功能划分成不同的子系统,每个子系统仪器设备通过必要协议转换后和相应的前端设备服务器连接,然后接入测控系统网络;仪器设备的通信控制软件采用LabVIEW平台进行开发,前端设备服务器中的本地控制程序通过VISA或UDP协议与仪器通信,远程通信采用DataSocket技术;为了应对强烈的电磁干扰和高压冲击,对仪器供电系统以及Marx充电线路进行了多处隔离,同时采取优化网络结构和数据流向、采用UDP协议以及主从模式总线仲裁等措施提高软件的可靠性。这套系统目前应用于多脉冲强流LIA装置的调试试验中,运行稳定可靠,完全满足实验要求。     

高重复率猝发高压多脉冲加速组元

详细介绍了基于形成线并联和传输线延时两种不同技术路线的MHz重复率猝发多脉冲加速组元的工作原理、应用背景和技术特点,针对现有传输线延时双脉冲加速组元的主要问题提出了一种新的猝发高压双脉冲加速组元设计思路并进行了实验验证,使双脉冲加速组元在兼顾更高稳定性和更好波形品质的同时,解决了双脉冲电压独立调节、间隔调节及单双脉冲模式转换的问题。     

“神龙一号”直线感应加速器物理设计

 介绍了 “神龙一号”直线感应加速器物理设计的主要考虑。“神龙一号”加速器是一台电子直线感应加速器，由3.6MeV感应迭加型注入器、72个感应加速腔、脉冲功率系统、束流输运和聚焦系统、控制系统和真空、绝缘油、绝缘气体以及去离子水系统组成。能产生20MeV、束流大于2.5kA，脉冲宽度为60ns的强流脉冲电子束，X光焦斑均方根直径为1.5mm。     

高功率速调管聚焦磁场设计研究

国产45 MW速调管是在原国产30 MW HK-1型速调管的基础上改进和发展起来的,其聚焦磁场设计也是参照30 MW速调管聚焦磁场设计并在其基础上加工改造完成。为此必须对旧聚焦系统进行改造,设计出符合需要的磁场分布,以满足45 MW速调管工作的需要。首先从理论上找出速调管工作时的理想磁场值,根据该磁场分布设计出相应的线圈结构;其次根据45 MW速调管的结构尺寸,对30 MW速调管的线圈支架进行改造,利用旧线圈和新支架组成新的聚焦系统;最后,根据理论模拟和测试结果,调整和优化各组线圈的电流值,给出速调管工作时的各组聚焦电源运行参考值。叙述了新聚焦线圈的理论设计和测试分析,包括新线圈支架的设计、水冷系统与线圈的结构安排和整体的测试结果,最后根据速调管高功率测试运行状态给出速调管工作时的聚焦线圈电流的参考值。     

直线感应加速器

本文描述了直线感应加速器（ＬＩＡ）的原理,组成和特点;综述了国内外的研究动态;概略介绍了ＣＡＥＰ流体物理研究所（ＩＦＰ）研制的１０ＭｅＶＬＩＡ．ＬＩＡ的技术特点和主要参数:可产生强脉冲Ｘ射线;打靶束流２．１ｋＡ,焦斑约４．５ｍｍ、距靶１ｍ处射线照射量约为２．３×１０￣（－２）ｃ／ｋｇ;该机前段（３．３ＭｅＶ）可与整机脱开、平移后与摇摆器（ｗｉｇｇｌｅｒ）对接,用于自由电子激光研究．对１０ＭｅＶＬＩＡ的关键技术研究和新的研究计划也作了描述． The basic principle,construction and characteristics of the LIA, together witha summary of the recent developments and achivements in the scientific field both at homeand abroad are presented in this paper.A10MeV LIA has been developed at IFP, CAEP forflash X-ray radiography application.A 2.4kA,70ns electron beam can be transportedthrough the accelerator, while 2.1kA is focused onto the target (Ta) With about 4mm spotto produce intensive pulsed X-ray.The dosage is 3×10￣(-2)C/kg at 1 meter from...     

HL-2M 装置供电系统研制

为满足 HL-2M 装置的供电需求,须配套建设相应的供电系统。通过仿真计算 HL-2M 装置的总体供 电需求,考虑到 HL-2A 装置现有的供电系统设备,提出了兼顾 HL-2A 和 HL-2M 装置供电需求的总体配置方案。介绍了国内首台 300MVA 立式交流脉冲发电机组、磁体电源、高压电源和电源控制系统的研制情况。