交变极性聚焦磁场抑制Corkscrew运动的机理

 分析了对强流相对论电子束采用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件,提出了采用交变极性聚焦磁场抑制Corkscrew运动的机理.数值计算结果表明,在采用交变周期为1m、峰值磁场设为0.2T的情况下,对于能量为12MeV的电子束,当聚焦布局长度为2.8m时,束质心位移可从5mm（始端）被抑制至近似0 (终端);对于能量为20MeV的电子束,当聚焦布局长度为4.5m时,束质心位移可从5mm（始端）被抑制至近似0(终端)。     

强流直线感应加速器中束流质心横向运动初步计算

 “神龙一号”强流脉冲加速器由72个直线感应加速腔和18个用于测试和真空泵接口的多功能腔组成。直线感应加速器的研制建造中磁轴对中偏差和聚焦磁场的自然偏差所引起的束流质心偏移轨道中心是不可避免的，由于束脉冲期间存在能散，使束流产生Corkscrew运动,导致束流品质变坏。而束脉冲期间的能散只能减小到一定水平，因此必需采取一定的措施抑制Corkscrew幅度的增长。在加速器的安装阶段，脉冲悬丝技术被应用于准直加速段聚焦磁场，并在磁轴准直测试的同时对磁场固有倾斜偏差进行初步校正。根据脉冲悬丝测试所得实验数据，采用传输矩阵法对加速段束质心轨迹进行了初步估计，计算中考虑了各加速腔聚焦磁场的倾斜和偏移误差。给出了计算结果和分析。     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

在直线加速器中，始终存在束流质心轴、束流传输管道几何轴、束流聚焦传输磁场磁轴等三轴不一致问题。当束轴与磁轴存在夹角，而且束流脉冲（平顶）期间存在能量差别时，将引起束心的Corkscrew运动。斜入射的束流在轴向磁场中传输时，由于束流脉冲（平顶）期间不可避免的能量差别，导致不同时刻的束片质心螺旋运动的相位不同，在束流到达同一个位置时，不同时刻束片的质心在同一个考察点具有不同的横向位置。束心Corkscrew运动会造成很多不良后果。针对束心Corkscrew运动造成束流积分发射度的增长情况开展数值模拟研究，为采取相应的抑制措施提供参考和依据。     

法兰-螺栓连接对加速器对中装配同轴度的影响

由于直线感应加速器束输运系统磁场准直偏差和束脉冲期间所引起的束流Corkscrew运动是导致发射度增长的重要原因之一，因而提高磁场准直精度是抑制和减小Corkscrew振幅的重要措施。机械轴的精密对中是磁轴准直及磁场误差校正的基础。     

复合外场中磁光材料(BiTm)_3(FeGa)_5O_(12)薄膜畴壁运动特性的研究

通过对 (BiTm) 3 (FeGa) 5O12 膜施工加低频交变磁场 ,匀速率增加的直流磁场和同时对该膜施加这两种磁场 (复合外场 ) ,用照相划线读数方法和通过电荷耦合器件 (CCD) 计算机作数字化处理获得磁畴壁 (DW)的相对百分数。结果表明 :( 1 )复合外场下DW运动规律中存在交互作用项 ;( 2 )低频交变磁场幅值 ( 1 4 0A/m)远低于等效阻力场 ( 1 0 3 A/m)时 ,DW可以运动 ,但不同步 ,频率大于 1Hz时明显滞后 ,( 3 )利用图像转换有利于提高实验结果的分辨率。     

曙光一号自由电子激光器束调节研究

简单介绍了曙光一号自由电子激光器实验布局．着重就束调节方案进行了数值模拟和实验研究，给出了束流调试结果,并进行了分析；当进入摇摆器的束流为950A，摇摆器磁场为0.31T，在摇摆器长度为2．4m的位置,获得了50MW的饱和功率，经变参数实验后输出功率提高到140MW．     

复合外场中磁光材料(BiTm)3(FeGa)5O12薄膜畴壁运动特性的研究

通过对BiTm)₃(FeGa)₅O₁₂膜施工加低频交变磁场,匀速率增加的直流磁场和同时对该膜施加这两种磁场(复合外场),用照相划线读数方法和通过电荷耦合器件(CCD)-计算机作数字化处理获得磁畴壁(DW)的相对百分数。结果表明:(1)复合外场下DW运动规律中存在交互作用项;(2)低频交变磁场幅值(140A/m)远低于等效阻力场(10³A/m)时,DW可以运动,但不同步,频率大于1Hz时明显滞后,(3)利用图像转换有利于提高实验结果的分辨率。     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

 根据Corkscrew运动的特征,建立了束心Corkscrew运动及其对束流发射度的影响的理论模型,并进行了数值计算,揭示了束心Corkscrew运动造成束流积分发射度增长的一般规律,分析了有关参数对积分发射度的影响。计算结果显示,束心Corkscrew运动是叠加在束心平均偏轴上的一种横向运动,同时也是一种色散效应。虽然束心Corkscrew运动与束心平均偏轴具有很多相同的激励因素,但二者具有截然不同的机理。束流的能散度和初始入射角是Corkscrew运动的两个基本因素,而传输磁场、线圈磁轴倾斜及线圈安装方式对Corkscrew运动的幅度和频率构成较大的影响,并引起束流发射度的增长。只要存在初始入射角、初始入射偏轴或线圈磁轴倾斜中的任何一种因素,就会出现束心偏轴。在数值分析的基础上,针对减小束心Corkscrew运动和束轴的偏心提出了相应的抑制措施。     

神龙1号加速器束流输运系统研制

神龙1号直线感应加速器由注入器输运段、加速段、聚焦段等3个部分组成。整个束传输线从阴极发射面算起到轫致辐射靶结束，全长约48m，其间数千安培的强流脉冲电子束经过约170mm的二极管加速区，电子能量达到约3．6MeV，再经过4．5m的无加速场漂移区到达注入器出口，随后进入到长38．5m的加速段，在加速段出口时电子能量不低于18MeV；然后进入到长约3．8m的无加速漂移段，经过调整后通过两级磁透镜的聚焦将电子束聚焦到轫致辐射靶上产生X射线。整个束传输线使用了100多个螺线管线圈（包括两个磁透镜）约束电子束的横向发散，     

周期聚焦磁场中束晕-混沌的简单函数控制

本文采用粒子-束核模型,基于束晕-混沌的非线性控制策略,对周期性聚焦磁场中满足K—V分布的离子束进行模拟研究,提出了控制其束晕-混沌的简单函数控制器,并给出具体的实施方案．数值模拟研究表明,运用这种方法可以消除束晕及其再生现象,达到对束晕-混沌的有效控制．     

CYCIAE-100轴向注入线设计及中心区束流匹配

采用包含空间电荷效应的束流光学计算软件TRANSOPTR对CYCIAE-100回旋加速器轴向注入线进行设计,在综合考虑空间布局、元件选择、真空度、空间电荷效应、轴向磁场和造价等问题后,最终确定了轴向注入线的聚焦结构。将数值跟踪获得的真实磁场下螺旋偏转板传的输矩阵编写到TRANSOPTR程序中,从而实现了从离子源出口至偏转板出口的束流光学匹配。介绍了CYCIAE-100回旋加速器轴向注入线的设计思想、布局结构和束流光学计算结果,并给出了主要元件的设计结果。在确定中心区结构和对中轨道后,采用多粒子轨道跟踪的方法进行中心区束流匹配的研究,通过对数值模拟的结果进行椭圆拟合并结合解析公式计算得到注入点处匹配矩阵,为注入线的设计提供拟合条件。     

“神光”Ⅲ电光开关电源中的同步延时控制

“神光”Ⅲ装置中主放大级采用大口径等离子体电极的电光开关作系统隔离单元，主要抑制反向激光束和其他杂散光束。它主要由普克尔盒(PEPC)、两台等离子体脉冲发生器、开关脉冲发生器等组成。等离子体发生器由预燃脉冲和放电脉冲产生电路组成。预燃脉冲触发预电离后维持一定的电压和电流，持续时间0．5s。在预燃脉冲的0．4s处触发闸流管以形成脉冲放电等离子体。两台等离子体发生器要求同步，电流起点的偏离≤50ns。     

热声喷射泵直流抑制特性的理论与模拟研究

基于喷射泵直流抑制的理论基础,采用Fluent分别对喷射泵的局部损失特性进行了交变流动和稳定流动的数值模拟。结果表明当入口雷诺数Re≥10~3时,稳定流动的阻力系数可以为交变流动阻力系数提供一定的参考;且交变流动下,当入口雷诺数较大时的阻力系数ξRe_(max)可以作为交变流动阻力系数的研究对象;以ξRe_(max)作为研究对象,考察了振荡压力振幅和相位差对交变流动阻力系数的影响。     

HL-2A装置超声分子束注入初步结果

HL-2A装置是我国第一个带偏滤器的托卡马克装置，于2002年投入运行。该装置的主要参数为：R=1．65m，n=0．4m，BT=2．8T，Ip=0．48MA，带有上、下对称的封闭式偏滤器。目前，HL-2A装置运行下单零偏滤器，为下一步改进偏滤器位形进行基础性研究。带有液氮冷阱的超声分子束注入系统首次安装并运行于2004年。初步实验结果是，多脉冲分子束注入用于封闭式偏滤器功能的演示和检验；多脉冲分子束注入HL-2A等离子体引起冷脉冲和密度扰动向中心传播。     

低阻抗二极管产生的强流电子束能谱分布的数值模拟

 给出了低阻抗二极管产生的电子束能谱分布及外加磁场对二极管阻抗影响的数值模拟研究结果。结果表明，即使在外加电压恒定的条件下，二极管产生的电子束也具有一定的能谱分布，这说明用二极管电压、电流波形计算脉冲电子束能谱分布是不正确的。另外,外加磁场对低阻抗二极管的阻抗特性具有较大影响，其阻抗随外加磁场的增大而减小。分析认为这是由于外加磁场强度的变化改变了二极管中束电子的运动轨迹。当没有外加磁场或外加磁场较小时，低阻抗二极管产生的电子束发生自箍缩，此时二极管电流是自箍缩饱和顺位流；当外加磁场足够强时，电子束的自箍缩被抑制，二极管电流是没有箍缩时的空间电荷限制电流。束电流小于自箍缩临界电流的二极管其阻抗将不随外加磁场的变化而变化。     

10MeVLIA强流电子束的输运

介绍了１０ＭｅＶ直线感应加速器（ＬＩＡ）束输运系统布局及实验的调试规律。分析了束横向运动对束稳定输运的影响，理论分析和实验调试的结果表明，抑制束稳定输运的主要障碍来自束的横向运动。当束稳定输运时，可获得束能１０．４ＭｅＶ，束流强度２．６ｋＡ，束半高宽约１００ｎｓ的强流脉冲电子束。     

激发k玻色子q相干态的反聚束效应

构造了激发k玻色子q相干态a+mqz,k,j〉q(k≥3),并用数值计算的方法研究了参数m对反聚束效应的影响.结果表明:反聚束效应明显受到m的调节.对于大x(x=z2),激发(即增加光子)改变了反聚束效应出现的区间.对于小x,当j=0时,激发使原来强烈的聚束效应变为强烈的反聚束效应;当j≠0时,激发后基本上保持着原来强烈的反聚束效应     

用于硼中子俘获治疗的FFAG加速器Lattice设计

研究设计了一种用于硼中子俘获治疗(BNCT)的紧凑型固定磁场交变梯度(FFAG)加速器。首先采用FFAG加速器磁铁的线性简化模型,计算确定了加速器的基本结构参数;再用WIN.AGILE程序进行了磁聚焦结构的设计和优化,得到了Beta函数、色散函数、包络函数及工作点等;采用MAD程序对设计结果进行了复算,并对两种程序的计算结果作了进一步的对比分析;最后采用ZGOUBI程序进行非线性磁场下粒子追踪。FFAG加速器的超周期为6,能量为11 MeV,场指数k为1.9,周长为11.1795 m,结构紧凑。分析结果表明,优化设计的FFAG加速器达到了预期的设计目标。     

强流相对论电子束的数值模拟

我们研制了CEBQ程序和ENVLOP程序，模拟稳态相对论电子束在二极管区的产生和加速，以及电子束在阳极通道内的传输过程。CEBQ程序模拟二极管区电子轨道，当阳极电压为1．5MV时，阴极总发射电流为17．9kA，进入阳极通道内的传输电流为4．3kA，阳极入口处D=4cm的束发射度为24．9cm．mrad。ENVLOP程序使用线性近似下的包络方程，描述电子束包络在螺旋管引导磁场作用下的变化，讨论了外加引导磁场对包络的影响。计算结果表明，在合适引导磁场作用下，束包络起伏较小，进入阳极通道的束流(4．3kA)能全部通过。     

准相位匹配周期极化钼酸钆制备及倍频效应

根据准相位匹配原理，对钼酸钆晶体用于准相位匹配倍频过程的周期性畴结构进行了设计，当入射基频光为l.064pm时，所需的钼酸钆晶体畴结构周期为5．54μm。利用外电场极化，当外电场为2．5kV／mm时，钼酸钆晶体的畴结构反转时间tc=500～600μs。当外电场脉冲幅值为2．5kV／mm、脉冲延续时间t=0．6～0．8tc时，在钼酸钆晶体中制备得到了周期畴结构。当Nd：YAG纳秒激光器输出准连续功率为7～10mW的l.064μm激光通过具有周期畴结构的样品时，获得了0．532μm的倍频光输出。