Two million volt terminal tandem accelerator

Design and construction details of a horizontal 2 MV Tandem Van de Graaff accelerator built at Bhabha Atomic Research Centre are given. A terminal voltage of 2.15 MV has been achieved. Energy analysed Corona stabilized beams of protons and oxygen ions have been obtained. Experiments have been carried out to test the performance of the accelerator.     

Mechanical design of the recirculating, terminal pumping in the lund pelletron, and experimental experience

A recirculating terminal pumping system has been installed in the 3 MV Pelletron tandem accelerator in Lund. An extremly limited space in the high voltage terminal and the absence of electrical power in the terminal, forced us to provide a unique design for the installation and powering of the new pumps. Details of the technical design, as well as experience of the use of the new system for accelerator mass spectrometry, will be given.     

闪光Ⅰ号应用于X射线爆轰照相——研究金属射流的穿甲效应

闪光X射线照相技术是研究动载荷及其效应的重要测试手段,特别适用于研究物质在爆炸作用下的瞬变过程,本文介绍了闪光Ⅰ号加速器应用于X射线爆轰照相的基本状况,以及用于观察金属射流穿过高密度物质钨靶的实验技术。     

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。     

“阳”加速器Z-Pinch实验中负载方案的分析

对“阳”加速器（1.2MV,1.5MA,120ns）上开展Z箍缩（Z-Pinch）内爆等离子体实验产生强X光源的负载设计进行了基本的物理分析,在此基础上给出负载的结构尺寸、气体种类、密度和相关的参数。这些结果对物理问题的分析是有帮助的.     

Folded tandem ion accelerator facility at trombay

The folded tandem ion accelerator (FOTIA) project at BARC has been commissioned. The analysed carbon beams of 40 nA(3⁺) and 25 nA(4⁺), at terminal voltage of 2.5 MV with N₂ + CO₂ as insulating gas, were obtained. The beams were characterized by performing the Rutherford back scattering (RBS) on gold, tin and iron targets. The beam energy of 12.5 MeV for ¹²C⁴⁺ was consistent with the terminal voltage of 2.5 MV. The N₂ + CO₂ mixture is being replaced by SF₆ gas in order to achieve 6 MV on the terminal. In this paper, some of the salient features of the FOTIA and its present status are discussed.     

机器学习在大型粒子加速器中的应用回顾与展望

机器学习技术在近十几年发展迅猛,并被广泛地用于解决复杂的科学和工程问题。最近十年间,基于机器学习的粒子加速器相关研究也开始呈现出井喷式发展趋势。国际上许多加速器实验室开始尝试用机器学习和大数据技术处理加速器中的海量复杂数据,以期解决加速器及其子系统中的诸多物理和技术问题。不过,迄今为止,机器学习在加速器中的应用仍处于初步探索阶段,不同机器学习算法在解决具体加速器问题的效果及其适用范围尚待摸索,机器学习在实际加速器中的应用仍非常有限。因此,有必要对加速器领域中的机器学习研究做一个整体回顾和总结。将回顾机器学习在大型粒子加速器（以储存环加速器和直线加速器为主）中的加速器技术、束流物理以及加速器整体性能优化等研究方向中已取得的研究成果,并探讨机器学习在加速器领域的未来发展方向和应用前景。

     

4 MV静电加速器调试中出现的问题及解决方案

4 MV静电加速器由高压系统、离子源及束流系统、控制系统和气体系统四部分组成。调试中出现了离子源不起弧、加速管破裂、控制系统失灵和输电带输电能力降低等技术问题,分析了出现这些问题的原因,然后分别采取了相应的措施加以解决：变换工作流程,在每次关机前先把引出电压降为零,开机时等离子源起弧后再把引出电压升到预定值;对过渡法兰进行车加工,重新封装;对高压端的控制设备采取屏蔽措施,在输入、输出端使用TVS二极管,对控制软件进行抗干扰设计;对绝缘气体进行循环干燥等。调试出了流强为100 μA、能量在3 MeV以上的稳定质子流。     

“闪光二号”加速器适应性改造

针对系统电磁脉冲效应研究需求,项目组对闪光二号加速器进行了适应性改造,以便于产生脉冲硬X射线。主要采用二次成形的水线结构,重点进行了水开关设计,并完成了实验调试。装置输出电压650 kV~1.3 MV稳定可调,脉冲宽度60 ns,前沿由改造前的80 ns缩短至改造后的30 ns,在国内首次成功驱动串级二极管,产生前沿29 ns、射线宽度约53 ns的脉冲硬X射线。     

The operational performance of the Yale ESTU

The ESTU began operation in 1988 and achieved the design voltage of 20 MV in 1990. Since that time, improvements to the gas handling system, negative ion injector, accelerator terminal and control system have greatly increased its capability and reliability. Today, the ESTU can efficiently produce an extensive assortment of stable ions at wide-ranging energies in support of low-energy nuclear physics.     

Status report on the folded tandem ion accelerator at BARC

The folded tandem ion accelerator (FOTIA) facility set up at BARC has become operational. At present, it is used for elemental analysis studies using the Rutherford backscattering technique. The beams of¹H, ⁷Li, ¹²C, ¹⁶O and ¹⁹F have been accelerated up to terminal voltages of about 3 MV and are available for experiments. The terminal voltage is stable within ±2 kV. In this paper, present status of the FOTIA and future plans are discussed.     

微分吸收法测量二极管电压

给出了微分吸收法测量二极管电压的基本原理和实验结果。利用MCNP程序对轫致辐射-衰减-探测器系统建模,模拟得到了输出剂量与二极管工作电压关系拟合曲线。建立了微分吸收法测量二极管电压测量系统,通过在探测器前端放置不同厚度的吸收片,得到了衰减程度不同的波形。结合理论计算的拟合曲线和实验波形,利用迭代法计算得到了晨光号加速器二极管电压,电压峰值为0.58 MV。和传统方法所测得二极管工作电压进行了比较,结果较为一致。     

微分吸收法测量二极管电压

给出了微分吸收法测量二极管电压的基本原理和实验结果。利用MCNP程序对轫致辐射-衰减-探测器系统建模,模拟得到了输出剂量与二极管工作电压关系拟合曲线。建立了微分吸收法测量二极管电压测量系统,通过在探测器前端放置不同厚度的吸收片,得到了衰减程度不同的波形。结合理论计算的拟合曲线和实验波形,利用迭代法计算得到了晨光号加速器二极管电压,电压峰值为0.58 MV。和传统方法所测得二极管工作电压进行了比较,结果较为一致。     

基于北京大学4.5 MV静电加速器的核技术应用

北京大学4.5 MV静电加速器是20世纪80年代我国自主研发的静电加速器。该器端电压在0.7~3.8 MV连续可调,主要加速氢/氦同位素离子,并可通过打靶产生准单能直流/脉冲中子场,具有多条束线及多个实验终端。该器作为开放仪器多年来为国内外从事核技术研究的团队提供了实验平台。近年来,针对我国在能源、航天和国防等领域材料研究的重要需求,该器进行了多次升级改造。一方面通过产生7 MeV以下和14~19 MeV的准单能中子场,应用于(n, a)核反应截面的测量和聚变堆中子谱仪刻度;另一方面,通过温控辐照、核反应分析等实验终端,实现了材料辐照损伤及聚变堆材料元素定量分析等研究方向的功能拓展。此外,设计新增用于半导体材料电学性能测试的原位在线辐照终端和用于研究材料微观尺度元素分布的离子束综合分析实验终端。目前部分新终端已设计组装完成,相关搭建和调试工作正在进行中。     

Development of advanced radiation sources at KAERI

The KAERI Center for Quantum Beam-Based Radiation Research, was founded in 2011. The center pursues the development of advanced radiation sources and their applications in biology, material science, and nuclear physics. There are two main research topics in the development of advanced radiation sources: a system with high-power T-ray pump and an ultrashort X-ray probe system and a compact electron storage ring based on a laser-accelerated electron beam.     

Design of an accelerating tube for electrostatic accelerators

An accelerating tube has been designed and fabricated. Ion optical properties with different input beam geometries for 25 keV protons have been studied. An optimum voltage gradient in the first few sections required to obtain a focussed beam is determined. The tube has been installed in the 2 MV tandem accelerator built at Trombay and the performance of the tube is discussed.     

“阳”加速器Z-Pinch实验中负载方案的分析

 对“阳”加速器（1.2MV,1.5MA,120ns）上开展Z箍缩（Z-Pinch）内爆等离子体实验产生强X光源的负载设计进行了基本的物理分析,在此基础上给出负载的结构尺寸、气体种类、密度和相关的参数。这些结果对物理问题的分析是有帮助的.     

重复脉冲强流电子束源长时间稳定运行实验研究

简要阐述了脉冲变压器型重复脉冲强流电子束加速器CHP01的组成、主要特点及工作原理,利用设计的重复脉冲强流电子束源进行了长时间运行实验研究,实验结果达到：在100 Hz重复频率下连续运行5 s,脉冲变压器能稳定输出电压1.15 MV,强流束二极管输出电压超过800 kV、束流7 kA、脉冲宽度45 ns,阴极电子发射密度超过10 kA/cm2,且运行稳定可靠。利用该电子束源进行了X波段类周期慢波结构微波器件实验研究,在50 Hz重复频率下连续运行5 s,输出微波功率超过1 GW,脉冲宽度大于25 ns。     

3.5 MeV注入器脉冲功率系统

用于直线感应加速器的3.5 MeV注入器脉冲功率系统采用了感应叠加原理。整个系统包含了脉冲形成系统、触发系统以及感应腔负载。脉冲形成系统主要由Marx发生器和Blumlein脉冲形成线组成,产生12个脉宽约90 ns,幅度约200 kV的高压脉冲,通过12个感应腔和变阻抗阴阳极杆,在阴阳极间隙处产生3.5 MV的二极管电压,由天鹅绒阴极发射强流电子束。触发系统主要由两级触发开关构成,严格控制12个高压脉冲的输出时间,时间分散性统计值小于1 ns(动作时间抖动)。采用该脉冲功率系统注入器能产生能量约3.5 MeV,电流2～3 kA的强流电子束。     

3.5MeV注入器脉冲功率系统

用于直线感应加速器的3.5 MeV注入器脉冲功率系统采用了感应叠加原理。整个系统包含了脉冲形成系统、触发系统以及感应腔负载。脉冲形成系统主要由Marx发生器和Blumlein脉冲形成线组成,产生12个脉宽约90 ns,幅度约200 kV的高压脉冲,通过12个感应腔和变阻抗阴阳极杆,在阴阳极间隙处产生3.5 MV的二极管电压,由天鹅绒阴极发射强流电子束。触发系统主要由两级触发开关构成,严格控制12个高压脉冲的输出时间,时间分散性统计值小于1 ns(动作时间抖动)。采用该脉冲功率系统注入器能产生能量约3.5 MeV,电流2～3 kA的强流电子束。