``神龙一号'加速器的BBU不稳定性分析

``神龙一号'加速器在束流调试初期出现了严重的BBU, 该BBU是由偏心束流通过多功能腔时激励的TM₁₁₀模引起的. 分别以解析分析、数值计算和实验测量等方法对多功能腔的高频特性进行分析. 几种方法得到的TM₁₁₀模频率与实验结果吻合, 而横向耦合阻抗则有倍数之差, 但都证明多功能腔在TM₁₁₀模式下的横向耦合阻抗过大, 是激励BBU的最主要的因素. 为此, 设计了对多功能腔其他功能不产生影响的可以轴向伸缩的网罩, 用来屏蔽多功能腔间隙. 使用网罩后效果非常显著, 实验结果表明, BBU受到抑制, 束流脉冲中的高频振荡消失.     

残余气体对LIA束流发射度的影响

 把残余气体散射作为一种各向同性微扰力引入轴对称直流带电粒子束的均方根包络方程，从中得到了气体散射作用导致束流发射度增长的表达式。根据理论研究结果，结合“神龙一号”加速器束流传输系统的设计参数，计算了气体散射作用引起的发射度增长。结果表明，在束流传输系统的真空度高于3×10^-4Pa时，残余分子的散射作用可以忽略不计。5×10^-4Pa的真空指标是可以接受的。讨论了抑制残余气体分子散射作用的措施，在螺线管线圈能力许可的情况下，采用强磁场小半径传输有利于抑制残余气体散射导致的发射度增长。     

“神龙一号”直线感应加速器多功能腔设计

 多功能腔集真空泵安装、束流过渡漂移、束流在线测量及方便机器检修等诸多功能于一体，是“神龙一号”加速器束流传输系统的一个关键部件。简要介绍了多功能腔设计中的磁轴准直、输运磁场的连续性以及横向阻抗几个关键问题，阐明了多功能腔的可维修特性和磁轴准直性能，分析了多功能腔对输运磁场连续性的影响，计算了多功能腔的低横向耦合阻抗，并提出了降低横向耦合阻抗的措施。多功能腔的应用简化了束流传输线的结构，提高了束流传输线的性能，将在“神龙一号”直线感应加速器的调试中起到非常重要的作用。     

“神龙-I”直线感应加速器束流输运系统设计

 系统分析了强流相对论电子束在输运过程中影响束流品质的几种因素,针对束流不同能区凸现的主要矛盾,采取对应性措施以抑制空间电荷效应、束包络振荡和束心横向运动。所有措施归结到束流输运系统设计上表现为合适的束输运半径和匹配磁场的选取,提出了束流输运磁场配置的一般策略,初步设计了“神龙 I”直线感应加速器束流输运系统的总体布局。     

Dragon-I Linear Induction Electron Accelerator

Dragon-Ⅰ is a linear induction electron accelerator. This facility consists in a 3.6MeV injector, 38 meter beam transport line and 16MeV induction accelerator powered by high voltage generators, including 8 Marx generators and 48 Blumlein lines. This paper describes the physics design, development and experimental results of Dragon- Ⅰ. The key technology is analyzed in the accelerator development, and the design requirements and operation of the major subsystems are presented. The experimental results show Dragon-Ⅰ generates an 18—20MeV, 2.5kA, 70ns electron beam. The X-ray spot size is about 1.2mm and dose level about 0.103 C/kg at 1 meter.     

神龙一号加速器调试

介绍了神龙一号直线感应加速器脉冲功率系统、注入器、束流输运系统、轫致辐射转换靶的调试情况,给出了调试结果,并对下一步工作进行了展望.调试结果表明,神龙一号加速器全面达到设计指标.     

“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。     

猝发双脉冲直线感应加速器组元研究

 在原单脉冲直线感应加速器（LIA）组元的基础上，利用电缆延时和电缆反射两种方式获得了间隔500～1 000 ns的猝发双脉冲输出。在感应加速腔上进行了双脉冲实验，获得了幅度大于200 kV、前沿小于35 ns、平顶大于60 ns的双脉冲加速电压波形。两种方式中第一个脉冲的前沿和幅度都达到了原单脉冲组元的水平，表明加速腔负载的变化对波形没有明显影响，但由于电缆对波形的损耗，第二个脉冲的幅度和前沿比第一个脉冲略差。可以利用水介质传输线来代替长电缆，减小传输线的长度及其对波形的损耗。两个脉冲间的幅度差异可以通过改变长电缆的阻抗来调节。实验表明，通过这两种猝发双脉冲的产生方式并结合加速腔磁芯的改进，可简单高效地完成原单脉冲LIA的双脉冲改造。     

猝发双脉冲直线感应加速器组元研究

在原单脉冲直线感应加速器（LIA）组元的基础上,利用电缆延时和电缆反射两种方式获得了间隔500～1 000 ns的猝发双脉冲输出。在感应加速腔上进行了双脉冲实验,获得了幅度大于200 kV、前沿小于35 ns、平顶大于60 ns的双脉冲加速电压波形。两种方式中第一个脉冲的前沿和幅度都达到了原单脉冲组元的水平,表明加速腔负载的变化对波形没有明显影响,但由于电缆对波形的损耗,第二个脉冲的幅度和前沿比第一个脉冲略差。可以利用水介质传输线来代替长电缆,减小传输线的长度及其对波形的损耗。两个脉冲间的幅度差异可以通过改变长电缆的阻抗来调节。实验表明,通过这两种猝发双脉冲的产生方式并结合加速腔磁芯的改进,可简单高效地完成原单脉冲LIA的双脉冲改造。     

Alignment techniques for DRAGON-Ⅰ LIA

DRAGON-I designed and manufactured by CAEP is a linear induction accelerator which can produce a 20 MeV-3 kA-60 ns electron beam. The high performance required for the machine is determined by the beam quality and thus is greatly dependent on the accelerator alignment. In order to reduce the chromatic effect of the beam, the stretched wire technique has been developed to measure magnetic axes of the cells precisely, and the dipole steering magnets have been equipped into each cell to correct its magnetic axis misalignment. Finally, the laser tracker has been used to examine the installation error of the accelerator. In this paper, different alignment techniques and the primary results are presented and discussed.     

直线感应加速腔横向阻抗的测量

 采用束流模拟法测量强流直线感应加速器加速腔横向阻抗,给出了加速腔的测量结果。采用了时域变换法提高不匹配情况下测量精度的方法,对引起测量误差的 原因进行了分析。这有助于深入理解强流加速腔内的物理过程,改进加速腔设计,提高 直线感应加速器整机性能