电子直线加速器束流动力学的三维理论和计算

本文提出了电子直线加速器束流动力学计算的三维理论。将注入的脉冲束流划分为等电荷的环,追踪这些环在三维几何空间的运动,并在六维相空间内讨论束流的性能,给出束流在(r,p_r),(rθ,p_θ),(z,p_Z)三个相平面上的图象以及均方根发射度的数值。本文还介绍了应用三维理论的实例计算结果,并对影响径向发射度的因素作了讨论。     

1.2MeV脱硫脱硝电子加速器的设计与模拟

对工业用1.2MeV脱硫脱硝电子加速器进行了结构设计与性能分析，并利用PIC(Particle-In-Cell)模拟方法得到优化后的计算结果. 结果显示，加速器的电子光学性能有所提高，基本达到优化设计的目的.     

12MeV直线感应电子加速器

 12MeV直线感应电子加速器(LIA)是经12MeV LIA能量升级和系统改进而来,该机通过在10MeV　LIA加速末端续接四个加速组元并调整脉冲功率系统, 将输出的电子束的能量升级至12MeV；同时,重新设计的输运磁场分布及聚焦系统更趋于合理,使经10MeV　LIA升级和改进后的12MeV　LIA，打靶电子束能量达到12MeV,束流约2.6kA，脉冲半高宽约89ns，焦斑约4 mm。     

12MeV直线感应电子加速器

12MeV直线感应电子加速器(LIA)是经12MeV LIA能量升级和系统改进而来,该机通过在10MeV　LIA加速末端续接四个加速组元并调整脉冲功率系统, 将输出的电子束的能量升级至12MeV;同时,重新设计的输运磁场分布及聚焦系统更趋于合理,使经10MeV　LIA升级和改进后的12MeV　LIA,打靶电子束能量达到12MeV,束流约2.6kA,脉冲半高宽约89ns,焦斑约4 mm。     

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。     

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。     

电子直线加速器变盘模型束流动力学的三维计算

本文采用变半径盘电荷模型作束流动力学的三维计算,给出了粒子在各向的位移及其变化速率,以及束流在各相平面的均方根发射度的大小和束流发射度图象.     

30MeV医用回旋加速器束流输运线上旋转扫描磁铁的研制

加速器引出束流分布一般都是高斯分布, 而在束流应用中需要更多的是均匀分布的束流. 目前国内研究已经实现了束流的均匀分布, 但事实上这些束流的均匀度不够理想. 因此, 重点介绍了能够使束流实现高均匀分布的旋转扫描磁铁的研制过程, 在理论推敲和实践检测的基础上充分证实: 通过旋转扫描磁铁的作用, 束流可以在目标靶上完全实现高均匀分布. 这项技术在国内实属首创, 其性能已经达到国际同类磁铁的先进水平.     

波荡器对电子储存环束流影响的研究

研究了国家同步辐射实验室二期工程新建波荡器对储存环束流产生的各种影响,计论了在高亮度模式下,波荡器产生的效应。结果表明：波荡器安装在第三直线节在两种工作模式下对环的影响都有小,不影响正常运行,无须补偿。但安装在第四直线节时,在高亮度运行模式下对电子束流的影响较大,如不进行补偿,环将无法正常运行。     

2000kV电子帘加速器的电子束轨迹的计算

采用法国的ＭＡＦＩＡ程序计算电场。编制了ＴＲＡＪ程序，用逐点跟踪计算电子轨迹，得到了束流包络。观察了在高压电场中栅压对束流光学传输的影响，并获得了在不同能量范围内的栅压聚焦作用，为册压调节提供了理论依据，也为将来对其它规格的电子帘加速器的物理设计积累了十分宝贵的经验。     

大功率电子加速器的辐射灭菌效果研究

在中国科学院近代物理研究所自行研制的大功率电子加速器上, 研究了不同辐照剂量的电子束对大肠杆菌、 金黄色葡萄球菌和变形杆菌3种微生物的杀灭效果, 同时检测了辐照后菌体超氧化物歧化酶（SOD）活性的变化。 结果显示: 辐照剂量达到2.0 kGy时, 可完全杀灭金黄色葡萄球菌, 2.2 kGy时可完全杀灭大肠杆菌和变形杆菌; 辐照对3种微生物的SOD活性有较显著的影响。 To study the effects of radiation sterilization of the electron beam, the three species of microorganisms, Escherichia. coli, Staphylococcus aureus and Proteus vulgaris were irradiated with the electron beam, delivered by the electron accelerator independently developed by the Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, and the changes of superoxide dismutase (SOD) activity of these irradiated microorganisms were also tested. The results indicated that the Staphylococcus aureus were fully radio sterilized with the radiation dosage of 2.0 kGy, but 2.2 kGy to the Escherichia.coli and Proteus vulgaris. Moreover, the data also demonstrated that the irradiation had noticeable effects on the SOD activity of the three microorganisms.     

大功率电子加速器光学性能的研究

利用在SC程序基础上的改进程序对一种工业用大功率电子加速器的光学系统性能进行了研究.经过优化计算并给出了计算结果.     

200kV电子帘加速器的电子束轨迹的计算

采用法国的MAFIA程序计算电场.编制了TRAJ程序,用逐点跟踪计算电子轨迹,得到了束流包络.观察了在高压电场中栅压对束流光学传输的影响,并获得了在不同能量范围内的栅压聚焦作用,为栅压调节提供了理论依据,也为将来对其它规格的电子帘加速器的物理设计积累了十分宝贵的经验.     

High-power, Intense-current DensityPseudospark Electron Beam Drivenby a Modified Pulsed Line Accelerator

l.IntroductionPscudosparkdischargeisakindofgasdischargewhichoccursinaspecialgcometry,theso-calledPseudosparkChambcr(PSC),athighvoltages(lokV~rlMV)andlowpressures(lpa-loopa).ThePSCconsistsofahollo`vcathodeandaplateanodebothwithacommoncentraldischargechannel.Wllenaninsulatorisinsertedbetweenthehollowcathodeandtheanode,thisdeviceiscalledthesinglcgapPSCi``ithstacksofalternativeinsulatorandinter-mediateeleqtrodebeingplaced,itiscallcdthemultiplegapPSC.Thepseudosparkelectronbeamshavebeengenera…     

基于螺旋线强流电子束加速器初级能源的初步研究

对基于螺旋线的强流电子束加速器的初级能源系统进行了初步的研究, 该系统由恒流充电机、低电感     

Particle-in-Cell Simulation of the Focusing Properties of High Energy Electron Beam in Plasma Ion Channel

The focusing properties of high energy electron beam in ion channel is investigated in the paper. The collisions of electrons with the neutral gas and the ionization resulted are considered to study the formation of ion channels with PIC method. The effects of various parameters on the beam focusing are analyzed.     

12MeV强流脉冲电子束对钽靶的破坏研究

强流高能电子束由于具有很强穿透能力,在材料内的能量沉积具有体分布特点,因此其对材料的辐照破坏体现出和低能电子以及X光等不同的特点.本文分析了金相显微镜和扫描电镜下的被12MeV的强流电子束轰击后的1.2mm厚度钽靶的破坏点形貌,其破坏断面体现为力学韧性撕裂,且关于靶中心基本对称.为了解释这种现象,文中用蒙特卡罗的数值模拟方法给出了电子束在钽靶内的沉积能量分布:能量沉积呈现靶中心吸能高,两侧低,且关于中心基本对称的特点.针对破坏断面特点和靶的吸热情况,我们给出高能电子束对靶材破坏初步的定性解释:认为高能电子束的强穿透能力使得靶材各部分几乎同时加热.靶材在极短时间里吸收大量能量,发生剧烈膨胀.由于能量沉积特点,中心部分材料膨胀最厉害,受到两侧边界的强烈约束,将产生两大小相近的热激波相对传播.激波在两侧自由界面反射,产生向内传播稀疏波.当两个稀疏波在靶中心区域相遇,就造成了靶对称撕裂的破坏形态.     

相对论电子束对波的相速的影响

在小信号情况下研究了相对论电子束对加速器微波相速的影响.首次提出了电子束流的介质等效的思想,并建立了等效的相对介电常数的计算公式.同时,建立了考虑小信号下相对论电子束的盘荷波导的简化色散方程.     

环形光束的非线性传输及聚焦特性研究

针对用于产生光镊的环形光束,利用分步傅里叶-贝塞尔变换算法,对二维环形超高斯光束的非线性传输及聚焦过程进行了数值模拟,给出了环形光束聚焦场附近的光强分布,并分析了非线性调制对聚焦性质(包括焦面中心光强、焦面光强的横向分布、轴上光强和光束质量)的影响.研究表明,从聚焦角度来看,非线性调制中的位相调制比振幅调制对环形光束聚焦性质的影响程度要大;从非线性传输角度来看,随着非线性介质长度的增加,位相调制和振幅调制对环形光束聚焦性质各有不同程度的加剧,其中非线性作用对振幅调制的影响要比位相调制明显.