3.5 MeV无箔注入器束流调试

 3.5 MeV 注入器是“神龙一号”直线感应加速器的束源,在注入器束流调试中,首先通过数值模拟方法,初步确定束流过聚焦和聚焦不足两种极端情况下引出线圈输运磁场峰值的变化范围;然后以注入器出口束流波形为参考,通过实验调试找到了这两种情况下引出线圈输运磁场峰值的实际配置;再通过测量束流的剖面或发射度,在这两种配置中选定一个折中的引出线圈磁场配置,并最终确定了注入器输运磁场的总体配置。经过调试完成后的注入器束流为3.6 MeV,流强为2.8 kA,归一化边发射度为1 040 mm·mrad,达到了预期的指标。     

3.5 MeV无箔注入器束流调试

3.5 MeV 注入器是“神龙一号”直线感应加速器的束源,在注入器束流调试中,首先通过数值模拟方法,初步确定束流过聚焦和聚焦不足两种极端情况下引出线圈输运磁场峰值的变化范围;然后以注入器出口束流波形为参考,通过实验调试找到了这两种情况下引出线圈输运磁场峰值的实际配置;再通过测量束流的剖面或发射度,在这两种配置中选定一个折中的引出线圈磁场配置,并最终确定了注入器输运磁场的总体配置。经过调试完成后的注入器束流为3.6 MeV,流强为2.8 kA,归一化边发射度为1 040 mm·mrad,达到了预期的指标。     

冷却储存环主环注入线四极磁铁测量

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环工程主环注入线四极磁铁谐波测磁系统和谐波磁场测量结果。分析了磁铁误差产生的原因以及磁铁加工存在的问题和注意事项。     

冷却储存环主环注入线四极磁铁测量

 介绍了兰州重离子加速器冷却储存环工程主环注入线四极磁铁谐波测磁系统和谐波磁场测量结果。分析了磁铁误差产生的原因以及磁铁加工存在的问题和注意事项。     

ADS注入器Ⅱ超导螺线管的初步测试

介绍了加速器驱动次临界系统（ADS）注入器Ⅱ束流聚焦单元超导螺线管的初步测试。 该测试在高度1 600 mm、 直径510 mm的垂直杜瓦中, 利用型号为cryogenic sms的超导电源对磁体进行了励磁, 并利用霍尔探头测试了其轴向磁场分布情况和漏场情况, 其中心磁场励磁后可达8.20 T, 漏场分布和计算值的相对误差小于10%。 同时, 对励磁过程中骨架的应力应变状态做了测试。 对测试结果的分析表明, 骨架结构设计合理, 应变状态变化平稳, 磁体低温稳定性能良好。The preliminary test of the superconducting solenoid for ADS injectorⅡhas been carried out in order to measure its performances. A vertical dewar with height 1 600 mm and outer diameter 510 mm was employed for this test. The magnet was energized by a cryogenic sms superconducting magnet current source. The axial magnetic distribution and leakage field were also tested through hall probes. The center field can be excited up to 8.20 T and the relative diviation between the measured value and the calculated value of the stray and leakage field is less than 10%. The measurements of the strain and stress status of the magnet skeleton show that the distortion is small and the mechanical performance is robust.     

带有质量分析系统的强流质子束低能传输线研究

强流质子源与低能传输线（LEBT）是作为CIADS注入器的超导强流质子直线加速器的关键前端系统。目前LEBT采用双螺线管匹配结构设计,并安装有限制锥,但仍然不能避免少量H₂+和H₃+进入后端加速装置,这对直线加速器长期运行稳定性与可靠性会产生一定影响。为此,在LEBT加入分析磁铁对混合束（H+,H+2,H₃+）进行分离再注入后端加速器腔体,将是一个有效的方案。本研究对经过带有30度分析磁铁的LEBT的强流质子束的束流品质进行了模拟与实验测量。结果表明,分析磁铁高阶磁场的影响使经过分析磁铁的强流质子束束流品质变差,并且该影响随着束流包络的增大而增大。这些结果为CIADS注入器的低能传输线设计提供了参考依据。High current proton source and the low energy beam transport(LEBT) are the key front-end systems for CIADS injector:high current proton linac accelerator. CIADS injector's LEBT adopts double solenoid matching structure, using a limit cone which can partially avoid H₂+ and H₃+ which injecting into the back-end linac accelerator may impact the long-term stability and reliability of the whole system. It will be an effective method to separate the hybrid ions (H+, H₂+, H₃+) by adding a dipole magnet at LEBT. In this article, we simulated and mesasured the high current proton beam quality behind the LEBT with a 30 degree dipole. The results show that the the proton beam quality is significantly effected by high-order magnetic fields of the dipole magnet, and the effect increases with the increase of the beam envelope. The achieved result is useful for the LEBT design of CIADS injector.     

紧凑型自由电子激光THz源上四极磁铁的设计及测量

基于自由电子激光（FEL）的太赫兹源具有高功率、高效率、波谱范围宽且连续可调、波束质量好等显著优点,目前是获得最高输出功率的方法。紧凑型太赫兹源使整体装置小型化,减少了装置成本和占用空间,但依然可以提供高功率、高品质的太赫兹波束,是一种便利可靠的用户装置。由于空间限制,FEL上的磁铁要尽可能地减小其尺寸,并仍能满足束流参数设计要求。本文设计的四极磁铁磁轭孔径与有效长度,其中2块是64 mm100 mm,另外3块是45 mm100 mm。这些四极磁铁的磁场梯度可以达到0.6~1.9 Tm-1。采用Poisson和Oprra-3D软件进行四极磁铁的二维和三维仿真计算,设计优化四极磁铁的结构,并测量了加工完成后的四极磁铁的磁场。     

远红外自由电子激光装置束流传输线的设计与整体数值模拟

提出了ＣＡＥＰ（中国工程物理研究院）远红外自由电子激光装置束流传输线的设计,给出了各元件的设计参数,并进行了束流传输整体数值模拟,最后得到摇摆器入口处电子束团的主要参数：能量２ＭｅＶ,峰值电流１７Ａ,脉冲宽度１４ｐｓ（ＦＷＨＭ）,束归一化发时度１４πｍｍ·ｍｒａｄ（水平）和５πｍｍ·ｍｒａｄ（垂直）,束团整体能散度１．２７％,束归一化亮度５×１０￣（１０）Ａ／ｍ￣２·ｒａｄ￣２。整体数值模拟结果表明：电子束品质完全满足摇摆器的要求。     

2MeV有箔注入器的束流调试

 为20MeV 直线感应加速器建造的2MeV注入器的束流技术指标经过一年多实验调试已达到能量2MeV、束流3kA、亮度≥10⁸A/(m·rad)²。建立了二维数字模型对注入器的电子发射和束流传输过程进行模拟,模拟结果指导了实验调试,分析了有箔二极管中发生的聚焦作用。     

2MeV有箔注入器的束流调试

为20MeV 直线感应加速器建造的2MeV注入器的束流技术指标经过一年多实验调试已达到能量2MeV、束流3kA、亮度≥108A/(m·rad)2。建立了二维数字模型对注入器的电子发射和束流传输过程进行模拟,模拟结果指导了实验调试,分析了有箔二极管中发生的聚焦作用。     

The design of a radio frequency quadrupole LINAC for the RIB project at VECC Kolkata

A radio frequency quadrupole LINAC has been designed for the VECC-RIB project for an input beam energy of 1.0 keV/u and q/A≥1/16. The output energy will be about 90 keV/u for a 3.4 m long, 35 MHz structure. A half-scale cold model of the RFQ has been fabricated and tested for rf structure design study. The beam dynamics and rf-structure design along with the results of the cold model tests will be presented.     

100 MeV强流质子回旋加速器束流调试靶系统

中国原子能科学研究院正在建造一台100 MeV,200 A的强流质子回旋加速器,需要使用束流调试靶来调试加速器,为此设计了一套束流功率为20 kW的质子束调试系统。对该系统的束流输运线、靶材料的选取、靶结构、水冷计算、屏蔽结构等作了介绍。给出了整条束流输运线的匹配计算结果;通过对质子打靶后的中子产额、角通量、靶的活化等方面的比较,最终选用铝作为靶材料;根据加速器引出束流能量和功率,设计了分层式靶结构,同时对靶进行了水冷计算;打靶产生的出射粒子平均能量较高,导致产生的辐射剂量很大,考虑到对环境与工作人员的影响及费用,需要对其进行局部屏蔽,给出了屏蔽计算结果及屏蔽结构的设计。     

9MeV行波直线加速器用四极透镜系统状态分析

分析了大型海关集装箱检测系统用的9 MeV电子直线加速器的四极透镜系统变为斜四极透镜系统对束流聚焦特性的影响。对三单元四极透镜系统聚焦参数、制造和安装误差进行了分析,给出了参数选择方法和合理的误差要求。以上计算利用束流动力学程序TRANSPORT完成。     

HIAF高能辐照终端感生放射性

本工作是基于蒙特卡罗模拟软件FLUKA对高能强流重离子加速器（HIAF）高能辐照终端感生放射性进行初步研究。该终端可运行质子最高能量为9.3 GeV,最大流强是1.45×1012 pps（particle per second）。研究内容包括:（1）预测高能辐照终端内活化物质的放射性活度特性;（2）预测不同冷却时间高能辐照终端内残余剂量率分布。研究结果表明,HIAF正常运行时高能辐照终端内的感生放射性主要受束流垃圾桶活化产生的放射性核素影响。当加速器连续运行100天冷却4小时,垃圾桶表面残余剂量率为2.375 mSv·h-1。终端内空气中13N和15O动态饱和比浓度大于其对应的导出空气浓度。冷却水中13N和15O的活度大于对应的ALI_min。该研究是HIAF辐射防护基础研究以及加速器环境影响评价的一项重要内容。The Monte Carlo code FLUKA was used to predict the induced radioactivity of high-energy irradiation terminal of HIAF. The maximum energy of proton is 9.3 GeV, and the maximum current is 1.45×1012 pps (particle per second). In this study we were to predict:(1) the activity properties of activated substances in the experimental terminal; (2) the residual dose rate distribution in the experimental terminal at different cooling time. The results indicate that the induced radioactivity in the high energy irradiation terminal of the HIAF is mainly affected by the radionuclide induced in the beam dump. The residual dose rate on the surface of the beam dump is 2.375 mSv·h-1, after 100 d irradiation and 4 h cooling. The dynamic saturation ratio of 13N and 15O induced in the air inside the terminal is higher than its corresponding derived air concentration. The activity of 13 N and15O induced in cooling water is higher than its ALI_min. This study is a part of radiation protection basic research and environmental impact assessment for HIAF.     

X波段磁绝缘线振荡器的模拟研究

设计了一个具有新型收集极的X 波段磁绝缘线振荡器,并利用KARAT程序对其进行了深入的数值模拟研究。对设计思想进行了介绍,并对典型模拟结果进行了图示和分析。当工作电压为520 kV, 电流为64 kA时, 模拟中获得了2.18 GW的微波输出功率,频率为9.3 GHz,功率转换效率为6.5％, 辐射微波的主模式为TEM模。     

复杂流场的超声-激光测量原理研究

本文从复杂流场—旋涡场参量的超声—激光测试方法的需要出发,论述了超声波产生的声相位光栅对激光产生的偏转效应.并研制了适用于产生空气超声相位光栅的大功率高频超声换能器、位移灵敏接收器、数字相位差测定仪等设备,采用了超声发射的匹配技术等,从而获得了明显的空气超声-激光偏转效应,并且测定了两光束的偏转时间差.本文的结果为利用超声-激光的空气声光偏转效应测量空气旋涡流场参量提供了实验依据.     

靶上束流性能和束流传输系统参数间的关系

为了在靶上得到一定尺寸并对称分布的束流,束流传输系统应该满足一些条件.本文分析了不同初始条件下,传输系统应该满足的条件.     

上海质子医疗装置的涡流效应

涡流效应是较快重复频率加速器必须考虑的问题。涡流效应引入的六极、四极、二极分量,以及发热效应都会对环的参数如色品、工作点、共振、能量漂移等产生影响。通过计算引入不同效应的强度,模拟了各种效应对环参数的影响,并针对不同升能曲线和升能频率引入涡流效应的计算和比较,得出了在目前考虑的频率范围内,对主环影响较大的效应为六极场,其它效应的影响需要较大的重复频率。并以此为依据选择了最终的工作曲线为半正弦,上升时间为0.7 s。     

ESS靶前束流剖面及束晕监测器样机的研制

为了研究靶前高功率束流的物理特性,欧洲散裂中子源计划研制一套靶前多丝束流剖面监测器及束晕监测器样机,样机的在线测试将在日本质子加速器研究设施的3 GeV质子束传输束线上进行。针对此束线现场安装管道狭小、监测器样机传动机构行程大的特点,提出一种适用于小通道的多点定位多丝束流剖面探头,将其与束晕探头集成在一个样机上,结构紧凑,可实现双探头的独立驱动。使用ANSYS workbench对探头及传动杆进行了变形分析,完成了样机的研制,通过丝间距光学影像测量、真空检漏、小孔通过性测试及通断检测,确保了样机的可靠性。