八电极束流能散检测器的计算与标定

针对合肥光源高亮度注入器设计了一种四轴对称八条带电极束流能散检测器(BESM),以实现束流能散的非拦截测量。理论推导了从BESM电信号中提取束流横向尺寸分量的公式。通过对BESM的灵敏度、阻抗匹配、电极的时域频域响应等的分析,确定了BESM的电极张角、半径、长度等各方面的物理参数。通过天线法对BESM进行了位置和四极分量的标定,得到了电中心相对于机械中心的偏移、 BESM的位置灵敏度和四极分量灵敏度等参数。通过对多组电信号和位置信号的处理拟合出了机械位置与对数比电位置信号的相关多项式,并给出了四极分量关于束流横向尺寸、束流中心位置以及它们高次项的经验公式。     

BEPCⅡ试验束束流位置探测器的研制

 为实现试验束束流位置的非拦截测量,研制了3个条形电极束流位置探测器和一批真空定位子。利用高定位精度电控精度电控位移平台对这3个探测器分别进行了标定,随后进行了束流初步试验。探测器主要由位于真空管道内的4条1 mm厚不锈钢条带构成,条带上感应信号的大小反映束流位置的变化。给出了探测器的定标系数、系统特性阻抗和端口传输系数。     

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。     

基于单个四条带BPM的非拦截式能散度测量方法

能散度是反映束流品质的重要参数,采用传统测量方法测量时打到靶上的束流不能得到利用,测得的数据也是多个宏脉冲的平均值,利用该方法的测量结果进行束流调节时,要等待荧光靶从束流轨道中反复插入和提出,调节时间很长。基于单个四条带束流位置检测器,结合发射度测量的方法,实现了非拦截式能散度测量方法。该方法能在不加入额外设备的情况下对每个束流宏脉冲的能散度进行测量,测量结果与传统的拦截式测量方法结果相吻合。进行了误差分析,指出为了减小测量系统误差,需要尽可能使束流通过束流位置检测器中心。     

BEPC储存环束流振荡频率测量

在加速器的运行和机器研究过程中,需要经常对束流振荡频率进行测量.BEPC储存环束流振荡频率测量系统包括一台频谱仪,两个条形电极装置,两个电压放大器和一个束流振荡检测器.本文介绍了经过改进的BEPC储存环束流振荡频率测量系统.     

“神龙一号”新型束位置探测器研究

介绍了钮扣电极的应用原理, 并且在原理上与电阻环探测器作了比较, 分析了 这两种探测器各自的优缺点. 根据原理实验的结果, 重新设计了钮扣电极测量 装置. 对原测量盘结构上不合理的地方进行了改进, 并且在新设计中考虑 了“神龙一号”加速器的高真空密封. 在“神龙一号”的强流束实验中, 钮扣电极如实地反映了束流的波形以及束心的偏移量, 其束位置曲线与电阻环曲线 基本吻合, 亦证明了钮扣电极的测量数据是可信的. 在实验中钮扣电极的测量 不确定度达到0.5mm, 满足“神龙一号”强流束实验的测量需要.     

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。     

乌克兰强流加速器条带靶截面探测器研制

乌克兰哈尔科夫物理技术研究所(KIPT)在建的100 MeV电子直线加速器,束流功率高达100kW,给拦截式条带靶束流截面探测器的电极选材带来巨大的困难。通过ANSYS有限元分析程序对探头与束流的相互作用进行模拟,得到了探头材料在1.2kW束流功率条件下的真空温升和受力、变形结果;通过初步的束流实验,观测了T300碳纤维束在束流作用下的信号情况,最终锁定用T300碳纤维束作为电极材料。这是国际上首次采用碳纤维束作为靶面电极。     

电极结构对AlGaInP-LED阵列电流分布的影响

以AlGaInP-LED外延片为基片,设计了分辨率为320×240、像素尺寸为100 μm×100 μm的微型LED阵列。针对目前LED阵列普遍存在的电流分布不均匀的问题,建立了内部电流分布模型,研究了电极结构、电极尺寸及电极间距等不同因素对LED电流分布造成的影响。在单条形电极结构的基础上进行优化,综合考虑不透明电极的遮光效应等因素得到三条形电极结构为最优的电极结构,该电极结构的LED有源层均匀发光面积比未经优化的单条形电极提高了65.02%,比双条形电极提高25.63%,有效提高了微型LED阵列的出光效率,对改善LED芯片发光均匀性具有参考意义。     

分离作用射频四极场加速器的结构和工艺设计

 介绍了北京大学分离作用射频四极场(RFQ)加速器的结构特点,包括膜片式电极、支撑环式电极支撑系统、水冷系统、调谐系统及其工艺实现;介绍了基于该分离作用RFQ加速腔进行的调谐测试、高功率实验和束流实验。结果表明:调谐系统的频率调节范围及品质因数完全满足实验要求;分离作用RFQ加速腔的输入功率可以达到33 kW以上,满足高功率下稳定运行的条件;在束流实验中,把1.03 MeV的O⁺入射束流加速到1.65 MeV,半高宽能散小于3%。加速器结构满足物理设计要求,加速系统运行稳定。     

超越曲面电极结构电光偏转器研究

采用有限元法对几种不同电极结构下电光偏转器的电场分布进行研究.设计出一种具有较大偏转角度的超越曲面电极结构电光偏转器,与圆柱电极结构和双曲面电极结构电光偏转器的性能对比,可知此种电光偏转器的偏转角度更大,电场梯度线性度更高.     

脉冲电流冲击力对电极间距的影响

利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型,分析了瞬态电磁场各参数的分布特点,并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用;低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变,但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。     

Numerical simulation and design of a thermionic electron gun

This paper reports the simulation of an electron gun. The effects on the beam quality of some parameters on the beam quality were studied and optimal choices were identified. It gives numerical beam qualities for a common electrostatic triode gun, and the dependencies on design parameters such as electrode geometries and bias voltages to these electrodes are shown. An electron beam of diameter 5 mm with energy of 5 ke V was assumed for the simulation process. Some design parameters were identified as variable parameters in the presence of space charge.These parameters are the inclination angle of emission electrode, the applied voltage to the focusing electrode, the gap width between the emission electrode and the focusing electrode and the diameter of the focusing electrode. The triode extraction system is designed and optimized by using CST software(for Particle Beam Simulations). The physical design of the extraction system is given in this paper. From the simulation results, it is concluded that the inclination angle of the emission electrode is optimized at 22.5?, the applied voltage to the focusing electrode was optimized and found to be Vfoc =-600 V, the optimal separation distance(gap between emission electrode and focusing electrode) is 4 mm, and the optimal diameter of the emission electrode is 14 mm. Initial results for these efforts aimed at emittance improvement are also given.     

带辅助磁场等离子体断路开关的数值模拟

 利用全电磁网格粒子方法模拟了外加磁场对等离子体断路开关（POS）断路性能的影响，给出了电压倍增系数与外加磁场的关系曲线。数值模拟表明，外加轴向磁场线圈必须放在同轴型POS阴极的同侧才能显著改善开关的断路性能；当外加角向磁场时，内电极为阴、阳极的同轴型POS的断路性能都得到了不同程度的改善。随着外加磁场的增大，电压倍增系数将达到饱和。     

A controlled conical lens for the formation of Bessel light beams

The possibility of the formation of zero-order Bessel light beams using a uniaxial crystal with cylindrical electrodes is investigated. It is shown that, if a given polarization distribution is provided in the incident beam, a Bessel light beam with the cone angle controlled by an external electric field is formed. It is proposed to use this result for the matching of the axicon parameters and creation of conical lenses with an adjustable cone angle.     

Electromagnetic fields generated by interaction between a liquid medium and gamma rays with an energy of 1 MeV

A way of calculating the electromagnetic field generated by a narrow beam of gamma quanta passing through a gas medium is used to describe the field produced by the interaction between water and gamma radiation with an energy of 1 MeV. Variations in the electromagnetic field energy generated by secondary electrons are obtained as a function of the angle of observation.     

Detecting magnetic field direction by a micro beam operating in different vibration modes

A new method to detect the magnetic field direction by using a silicon structure is presented in this paper. The structure includes a micro beam and an in-plane coil electrode. When the electrode under a magnetic field is applied with an alternating current, the micro beam is actuated under the effect of the Lorentz forces. Magnetic fields of different directions cause different vibration profiles. The direction of the magnetic field is obtained by measuring the vibration amplitudes of the micro beam, which is driven to work at first- and second-order resonant modes. A micro structure has been fabricated using the bulk micromachined silicon process. A laser Doppler vibrometer system is implemented to measure the vibration amplitudes. The experimental results show that the amplitude of the structure, which depends on the different modes, is a sine or cosine function of the angle of the magnetic field. It agrees well with the simulation result. Currently a resolution of 10° for the magnetic field direction measurement can be obtained using the detecting principle.     

基于Geant4的回旋加速器束流动力学计算

针对回旋加速器的束流动力学设计,基于Geant4模拟研究,提供一种可行的数值模拟方法。通过电磁场仿真软件Opera建立相应的电磁场数据导入到Geant4中进行插值计算,利用Geant4自带的电磁场微分方程与微分方程求解器计算粒子的平衡轨道,振荡频率以及加速轨道。其结果表明:对于横向运动而言,Geant4的计算结果与传统数值方法计算结果趋于一致;对于轴向运动而言,由于磁场插值方法的差异性,二者有一定的区别,对于在加速过程中的非平衡粒子,其能量变化围绕平衡粒子振荡。对于束损,通过限制粒子的运动时间,轴向位移加快计算效率,加入电极碰撞的判定使模拟更趋近实际情况。     

铌酸锶钡光折变表面电磁波实验

在实验中观察到扩散和漂移机理下在光折变晶体铌酸锶钡（SBN）与空气的界面形成的光折变表面电磁波. 这种表面电磁波形成的条件是：入射光束与界面成55°角入射，信号光与背景光比值越大越有利于形成表面电磁波，外加电场越大表面电磁波就越强. 关键词： 表面电磁波 扩散和漂移机制 SBN