回旋加速器虚拟样机技术进展

基于缩短开发周期、降低物理样机成本及实现创新设计的目的, 虚拟样机(VP)技术被用于低能回旋加速器的设计中. 本文介绍了华中科技大学在回旋加速器VP技术研究上的进展. 提出了面向多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机开发思路, 描述了基于Python脚本语言混合编程技术的VP集成平台. 在该平台下, 通过多个设计组件的支持与协作, 可实现对主磁铁、高频腔和中心区等关键部件及回旋加速器整机的优化设计.     

回旋加速器虚拟样机技术进展

基于缩短开发周期、降低物理样机成本及实现创新设计的目的,虚拟样机(VP)技术被用于低能回旋加速器的设计中.本文介绍了华中科技大学在回旋加速器VP技术研究上的进展.提出了面向多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机开发思路,描述了基于Python脚本语言混合编程技术的VP集成平台.在该平台下,通过多个设计组件的支持与协作,可实现对主磁铁、高频腔和中心区等关键部件及回旋加速器整机的优化设计.     

兰州重离子加速器冷却储存环

 兰州重离子加速器(HIRFL)由用作注入器的扇聚焦回旋加速器(SFC)和分离扇回旋加速器(主加速器SSC)组成,是加速中、低能重离子束流的回旋加速器系统.     

回旋加速器中的空间电荷效应和束晕

在考虑束团内粒子之间的空间电荷相互作用力的条件下,对日本理化研究所(RIKEN)现有的一台注入器(加速常数为K70的AVF型回旋加速器)中束团的演变过程进行了模拟计算.模拟结果表明,束团的形变、束晕现象同样发生在回旋加速器中,不过,其产生机制不同于直线加速器.它不是由共振和混沌引起,而是由于粒子的排斥运动和束团内粒子的涡流运动引起的.     

HIRFL中的束流纵向运动

 对兰州重离子加速器的两台等时性回旋加速器中的束流纵向运动作了简单分析,主要介绍两条束运线上的几台聚束器的物理设计。超低能束运线SFC轴向注入线上的两台聚束器采用了线性聚束器,并提出了用半频聚束来提高两台回旋加速器的纵向匹配效率的新方法。低能束运线(BL1)上的聚束器采用多工作模式以解决加速粒子和能量范围宽的问题。     

粒子加速器十年发展科技报告会简介

由中国粒子加速器学会主办的“粒子加速器十年发展科技报告会”1990年11月7日至1990年11月12日在西安举行。这次会议是对过去十年我国粒子加速器事业的一次检阅。 来自全国各科研院所、大专院校及加速器制造厂家等单位的代表约100人出席了会议。会上报告了特邀报告25篇和学术报告20余篇。这些报告从不同侧面总结、反映了十年来我国在粒子加速器各个分支的进展。在这短短的十年时间里,我国三大加速器(北京正负电子对撞机、兰州重离子加速器和合肥国家同步辐射光源)从设计、制造到调试、运行取得成功,用以开展高能物理、同步辐射和重离子物理等方面的基础研究和应用研究。与此同时,各类中、小型加速器也在稳步发展。在质子直线加速器、电子直线加速器、回旋型加速器、静电加速器、高压型加速器离子注入机、高功率束加速器、中子发生器等的设计、研制和改造、运行方     

合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器的计算

 采用Oprea程序对合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器(BPM)的电磁场进行了计算，由2 D的静电场来模拟计算BPM的特性阻抗和耦合系数，采用2 D的静磁场来模拟计算其位置灵敏线性曲线。由此，进行了直线加速器束流位置检测器的优化设计，得到了4个60°电极的位置检测器。它具有非常好的线性，在位置上具有足够大的信号强度，并且较好地满足了直线加速器的几何与机械要求。     

回旋加速器示教模型制作

加速器是研究高能物理,揭开原子核内幕的工具。统编教材高中物理第二册第三章第八节的回旋加速器就是其中的一种。为了使学生对回旋加速器的构造和工作原理有深刻的理解,结合物理教学,我们自行设计制作了一个回旋加速器示教模型。该模型能自动形象地说明回旋加速器中带电粒子被磁场回旋和在电场中多次加速的物理过程。在教学中收到了良好的效果。现将制作方法介绍如下: 一、带电粒子回旋轨道的制作 1.固定板:用一块65cm×42cm(尺寸大小也可不限)的木板。按图1锯成螺旋     

兰州重离子加速器大真空室的设计与建造

前言正在建造中的兰州重离子加速器系统(HIRFL)是由两台加速器组成的。注入器是一台1.7m 常规扇形回旋加速器(SFC),由原1.5m 经典回旋加速器改装的。主加速器是一台能量常数为450的分离扇形回旋加速器(SSC)。这是我国首次建造此类型加速器。HIRFL 大真空室是SSC 主体结构的包容体。也是SSC 中最大、最重的一个部件。大真空室在现场施工须占用加速器大厅,直接影响主体建造进度,在SSC 建造中占有重要地位。     

基于BEM泊松方程求解的空间电荷效应数值模拟

 为了模拟强束流在加速器及其传输线中的行为,用C++语言开发了一种包含空间电荷效应的多粒子跟踪程序(PTP-SC),它在经典的PIC方法基础上,基于边界元法(BEM)和非等距的网格求解泊松方程。束流在自由空间分布的仿真结果与解析结果保持较好的一致性。给出了一条注入线的模拟计算结果,并与ORBIT,TRACE 3-D的计算结果进行比对。结果表明：该程序与采用数值方法的ORBIT程序的计算结果有较好的一致性。该程序可用于直线加速器及回旋加速器中的空间电荷效应模拟。     

BEPCII直线加速器数字延时触发器的设计与实现

针对北京正负电子对撞机II期(BEPC II)直线加速器升级改造过程中束流位置探测器(BPM)电子学对外部触发信号的需求,设计了一台高精度延时控制、上升时间短和参数灵活调节的数字延时触发器。采用FPGA(现场可编程门阵列)作为主控制器展开设计,重点介绍了基于FPGA的边沿检测模块和多通道延时处理模块的设计与仿真,描述了FPGA和驱动电路的设计方案以及在直线加速器上的应用。经测试,延时可调范围4 ns^4μs,最小步进4 ns,步进误差0.125%;上升时间2 ns,延时抖动135.4 ps。     

多目标粒子群优化算法在交变相位聚焦直线加速器优化设计中的应用

现代智能优化算法粒子群算法(Particle Swarm Optimization)在加速器设计优化上的应用逐渐增多。交变相位聚焦直线加速器(Alternative Phase Focused Drift Tube Linac)具有节省空间和造价的优点。将交变相位聚焦直线加速器的初步设计方案作为种子,植入粒子群算法中;以加速器的加速效率和束流能量作为目标,得到该方案的Pareto最优解集;在粒子进化过程中,以Pareto最优解集作为粒子的运动方向,以随机选取的Pareto最优解的运行结果作为粒子的输入参数来源,最终得到了输出能量为5.35 MeV/u、加速效率大于83%的APF优化方案。     

迥旋加速器离子束的脈冲调制

使用回旋加速器离子束的脉冲调制,可以扩大加速器的物理应用范围。最早在回旋加速器上离子束的脉冲调制是采用脉冲调制D形盒电压的方法,这种调制只能用于较长的脉冲宽度、较低的重复频率。以后,采用了脉冲调制离子源电弧和调制D形盒高频电压相结合的方法,成为到目前为止回旋加速器离子束脉冲调制的常用方法。在我国1.2米回旋加速器上采用了这种方法。在靶上得到的离子束宽度可以达到～1—2微秒,重复频率～0.2—1000周。下面我们将这部分工作作一简单介绍。     

兰州重离子加速器综述

兰州重离子研究装置(HIRFL)是由离子源,注入器(扇聚焦回旋加速器,SFC)和主加速器(分离扇回旋加速器,SSC)组成的。由离子源产生的束流经过注入器SFC的预加速后,通过前束流线注入到主加速器SSC,束流在主加速器加速到最大能量后,由后束流线送到各个实验终端。本文首先介绍了HIRFL的建造过程、束流特性和主要结构。然后描述了SSC和束流线的调束过程、调束方法及运行状态。最后展望了HIRFL广泛的应用前景。     

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.     

ECR源在回旋加速器上的运行

ECR 源是目前国际上重离子加速器领域中具有发展前景的新型离子源。经过长期的研究试验,不断地得到完善,目前已投入回旋加速器上进行。这是ECR 源实用性的飞跃。这里介绍美国劳伦斯实验室(LBL)的88时回旋加速器上首次使用ECR 源所提供的较高电荷态的重离子进行加速,系统提供了物理宴验的束流运行情况。     

SFC新引出系统的物理设计研究

兰州重离子加速器(HIRFL)是一个回旋加速器组合系统. 它的注入器是K=69的扇聚焦回旋加速器.在十多年运行过程中, 曾做过两次较大的改进, 使加速的束流种类及流强都有了显著的改善.但由于SFC的引出效率比较低, 只有30%左右, 一方面损失了大量束流, 另一方面许多束流损失在引出静电偏转板上, 造成了大量出气, 破坏了真空, 难以维持长期大束流运行. 文章重新对SFC引出系统进行了物理设计研究, 在真实磁场的基础上做了大量计算工作, 得到了一个新的引出 系统方案.     

重离子的剂量特性及其在医学中的应用

从1935年美国Berkeley 回旋加速器上产生的中子对哺乳动物辐照的研究表明,由重离子产生的相当浓密的电离对正常的和恶性增生的(neoplastic)组织造成的生物效应要比X 或γ射线造成的生物效应大。因此对采用重离子来治疗疾病开始发生了很大的兴趣,并导致了中子治癌的试验。第二次世界大战后,有了较大的回旋加速器产生的较高能量的重离子,辐射治疗研究就进一步发展了。第一次用重离子做辐射生物研究是1952年由美国Berkeley 实验室开始的,1954年后在治疗恶性增生的、代谢性.......     

HIRFL的束流品质

HIRFL兰州重离子研究装置(HIRFL)包括一台能量常数K=69的扇聚焦回旋加速器(SFC)作为注入器,和一台能量常数K=450的分离扇回旋加速器(SSC)作为主加速器。SFC 和SSC 之间有60米的前束流线(L_1)相连,沿L_1装有1个剥离器和2个聚束器.束流从SSC通过后束流线(L_2)被引导到实验大厅........     

NSRL-200MeV直线加速器能谱分析系统的设计

 200MeV直线加速器能谱分析系统用来测量直线加速器的束流能谱，为指导直线加速器的调机和了解机器状态提供实验证据。为了克服非成像系统以及分辨率不高的缺点，在NSRL二期工程中对这个系统进行了重新设计，现已安装和调试。叙述了该系统详细的物理设计以及最新的初步实验结果。