HLS-Ⅱ直线加速器能量调节及应用

为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节,设计了合肥光源（HLS-II）直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量,储存环注入阶段使用3个束流位置探测器（BPM）对束流能量进行在线测量;使用自动相位扫描程序对速调管输出相位进行扫描,获得各加速段的能量增益公式;定量调节速调管的输出相位和高压,实现直线加速器输出束流能量的快速调节。在线应用结果表明,该方案能快速实现束流能量调节,调节后的束流具有良好品质,束流横向能散小于0.22%,注入速率明显改善。     

基于能量回收技术的光源——ERL光源

能量回收技术将使用后的电子束进行能量回收,用于加速后续束团,可大大减少加速器消耗的射频功率和有害辐射。基于能量回收技术的光源除节能环保外,还具有束团短、发射度低的特点,可有效提高光源的峰值亮度和相干性,是一种很有潜力的未来先进光源。介绍能量回收直线加速器技术的基本原理、相关关键物理问题和技术以及能量回收直线加速器发展现状,最后简要介绍几个国际上提出的典型能量回收直线加速器光源方案。     

基于多级级联BP神经网络的加速器束流轨道预测

加速器束流轨道校正对于加速器稳定运行具有非常重要的作用,精确预测加速器束流轨道的变化对于实现束流自动化校准也具有重要意义。通过对束流轨道变化的准确预测,可以为调整加速器控制参数提供可靠的信息,从而实现对束流的精确控制和调节。通过研究束流在直线加速器中等能量传输段的传输过程,利用模拟加速器数据,基于多级级联的反向传播（BP）神经网络搭建了加速器束流轨道预测模型,能够实现对束流轨道参数的预测。结果表明,与采用传统单隐层BP神经网络建立的预测模型相比,多级级联BP神经网络能够实现更高的预测精度与可靠性,为直线加速器中等能量传输段的优化设计和束流轨道自动化校准提供了一种有效的方法。     

(BEPC)1.1/1.4GeV电子直线加速器的250MeV段

在北京正负电子对撞机(BEPC)1.1/1.4GeV电子直线加速器的安装阶段,对起始的250MeV段共安排了四次调束试验,1987年5月达到电子束脉冲流强760mA,能量为250MeV;以150MeV、785mA电子束打转换靶,获得能量99MeV、脉冲流强2.5mA的正电子.检验各项技术指标,都符合设计要求,达到国外同类加速器的水平.     

上海光源直线加速器的能量反馈控制

海光源恒流注入的运行模式,需要直线加速器提供持续、稳定和高品质的束流。阐述了八条形电极束流位置探测器(BPM)的工作原理及其对直线加速器至增强器低能运输线的束流进行能散的测量,并以（微波）幅度或相位作为调节参数,采用比例积分(PI)控制算法对束流能散进行反馈控制,实现了束流能量的长期稳定性,保证了直线加速器束流的高效率注入。     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

BTF加速器物理设计

北京X射线自由电子激光试验装置(BTF)将“寄生”在BEPCⅡ直线注入器这一国内能量最高, 性能最好的电子直线加速器上.BTF将弃用现有直流枪予注入器, 采用光注入器(photoinjector)经低能输运线斜注入到BEPCⅡ直线加速器主加速器, 同时拆掉三节加速管以安装两级磁压缩器, 并在A46后拆掉二节加速管引出束流, 经高能输运线后进入波荡器.模拟结果表明改造后的直线加速器BTF电子能量可达1.18GeV、能散0.15%、归一化发射度小于2.5mm.mrad.     

高能同步辐射光源直线加速器初期调束取得重要进展

高能同步辐射光源（HEPS）是中国第一台第四代高能同步辐射光源,其加速器由直线加速器、增强器、储存环及输运线组成。报道了HEPS直线加速器的初期束流调试重要进展。HEPS直线加速器是一台500 MeV S波段常温直线加速器,由热阴极电子枪、聚束系统、主直线加速器构成。在按时完成设备加工、安装和老练的基础上,于2023年3月9日启动束流调试,当天实现束流全线贯通。3月14日束流能量达到500 MeV,束团电荷量达到2.5 nC。经过测量,直线加速器出口束流能散0.4%,能量稳定度0.06%,水平和垂直几何发射度分别为233 nm和145 nm。目前直线加速器束团电荷量可达到7.0 nC,相关束流调试正在进行。     

质子直线加速器设计研究

当前质子直线加速器发展的两个重要方向是强流质子直线加速器和小型质子直线加速器.前者主要用于核能领域,后者主要用于质子治疗.两类加速器有着共同的特点:1.采用一些新型加速结构,它们是传统结构的组合和发展;2.加速小发射度的质子束;3.加速器应有高度的可靠性.但前者的建造难度远大于后者,它还要求具有很低的束流损失率和尽可能高的能量利用效率.研究了两类加速器设计中的一些重要问题,提出了一些设计方案.     

能量回收型直线加速器

 能量回收型直线加速器(EnergyRecoveringLinacs,简称ERL),是一种新型的、发展中的加速器,它具有直线加速器的优质束流性能,具有接近环型加速器的高效率。已在自由电子激光等方面投入应用,并具有多方面的发展和应用前景。一、由来和优势我们知道,高频电子直线加速器是用高频电场加速沿直线轨道运动的电子束的装置。通常,电子束只通过直线加速结构一次,在达到要求的能量后,即离开直线加速器,或直接用于科学实验、医学放疗、材料辐照、自由电子激光驱动等;或注入到环型加速器中继续加速和积累,用于同步辐射光源或高能物理实验等。     

近几年高能加速器的新发展

本文从四个方面介绍１９６６年以来高能加速器的新发展．即强聚焦同步加速器、中高能强流加速器、对撞机和新技术及新加速原理． 强聚焦同步加速器是当前高能加速器的主要类型．近年来采用了分离作用强聚焦系统、增强器等新技术,最高能量已提高到４００千兆电子伏、设计平均流强达微安级,都比六十年代水平提高十倍多．每千兆电子伏投资约６０万美元,为六十年代水平的６０％左右． 质子强流发展较慢,目前仍依靠二十多年前建成的稳相加速器,平均流强为微安级,最高能量１０００兆电子伏．有的正计划改建,把流强提高到十至数十微安．建造中的有两台等时性旋加速器,设计平均流强１００微安,能量约５００兆电子伏．一台８００兆电子伏的质子直线加速器正在总调中,设计流强１毫安．高能强流电子束主要依靠电子直线加速器产生,目前已达２２千兆电子伏,平均流强４８微安． 利用相对运动的两束粒子进行对撞的对撞机是近年来发展较快的加速器类型．由于对撞实验中粒子能量利用率高,是今后进行“超高能”实验的有效方法．目前已经建成的电子正电子对撞机单束能量约２．５千兆电子伏,质子对撞机为２６．５千兆电子伏． 在加速器方面已广泛采用电子计算机和自动化技术．正在研究中的新技术主要为超导磁     

CIAE重离子加速器物理研究平台

中国原子能科学研究院正在规划中的重离子加速器物理研究平台的基本方案是在 现有的HI-13串列加速器的后端新建一台能量增益为18MeV/q的重离子超导直线加速器.超导直线加速器包括: 36个铜铌溅射型四分之一波长(QWR)谐振腔; 9个恒温柜, 及一系列等时性消色散束流传输系统. 同时配套建设一条与现有的HI-13串列加速器相并列的重离子四杆型射频四极加速器——RFQ和交叉手指型漂移管直线加速器IH-DTL接受来自ISOL的正离子束,然后直接注入到超导直线加速器.     

质子直线加速器超导腔速度接收特性研究

给出质子在多单元π模加速腔中的能量增益和加速腔的渡越时间因子的表达式.在此基础上利用解析方法和数值方法研究质子直线加速器超导腔的速度接收特性,并且讨论了超导质子直线加速器的分段问题.     

北京质子直线加速器及其应用研究装置建成

 北京质子直线加速器及其应用研究装置,包括35兆电子伏质子直线加速器、快中子治癌研究装置、医用短寿命同位素制备装置和正电子断层照象(PET)试验装置.这些装置的建成,是在中央的关怀下,在国家计委、国家科委和中国科学院的领导下,由全国上百个厂家、研究所大力协作、奋战攻关的结果.北京质子直线加速器,是我国自行设计和建造的第一台质子直线加速器,也是我国目前最高能量的质子加速器.这台大型科研装置,综合了许多门类的尖端技术,如超高频无线电、高电压、高真空、精密机械、高精度的光测和电磁测量、计算机自动控制技术等.     

电子直线加速器的现状和发展

现代的电子直线加速器是指电子束在微波电场作用下,直线地通过加速结构,能量不断增加的装置.有时又称作电子林耐克(Linac).在电子加速器中它占有十分重要的地位.加速结构通常是一段带圆盘负荷的金属圆波导(见图1,也存在其它加速结构,如后面淡到的边耦合腔结构),利用在其中传播的TM01波纵向电场分量Ez加速电子。加上金属圆盘负荷主要是为了把电磁波传播的相速减到小于或等于光速,以便实现同步加速.本文主要谈谈这类电子直线加速器的现状和发展趋势,并不包括静电加速器、直线电子感应加速器和其它一些低能强流直线加速器.但某些以电子直线加…     

BEPCII直线加速器相控系统设计研究

为了补偿由于各种因素引起的微波相位漂移,BEPCII直线加速器需要建立微波相位反馈控制系统.能量最大法将用来确定每台功率源的最佳相位.沿直线加速器速调管长廊铺设相位稳定同轴线提供相位参考.现在已经完成了关键部件,如PAD单元、IfA 单元的开发.搭建了相控最小系统对系统进行了验证.     

一种新型、紧凑、高效电子直线加速器加速管的设计研究

对一个新型、紧凑、高效的电子直线加速器的加速管的设计,进行了等阻抗与等梯度两种结构的比较研究.对于使用一个5MW速调管的能量和相位经过选择的用毕束流注入到两种加速管的情况应用Parmela程序进行了模拟计算.说明宜于加工和调试的等阻抗加速管更为适宜.最后,简单地讨论了如用更高功率(如30MW?,相应加速能量约为30MeV)的速调管用毕束流作为这种新型加速器的注入束时,等阻抗加速结构除了在设计、加工、调试中的简单易行外,同时模拟结果表明整个加速管无需外加横向聚焦磁场.     

利用电压异步调节束流能散度

对直线感应加速器加速电压的同步性对束流能散度的影响进行了分析,结果表明:考虑束流负载效应后,束流的不同部分将得到不同的能量增益,前后沿部分相对于平顶部分得到更多的能量增益,从而在一定程度上增加整个束流的能散度,限制了加速器光源尺寸的进一步减小。因此,提出利用调节加速电压异步的方法来调节束流不同部分得到的能量增益,从而在一定程度上降低整个束流脉宽期间的能散度。初步的试验结果也证明,加速电压的异步调节可以明显改变束流整体的的能散度。     

超导质子直线加速器的分段研究

对超导直线加速器的分段进行了详细的研究.包括超导加速器的分段原则的讨论,对称性分段和非对称性分段的讨论.超导加速腔的加速单元数及设计值β_G的确定,加速器的能量增益的确定.