时间分辨的强流脉冲电子束参数的光学测量诊断系统研制

电子束束参数是衡量各种加速器产生的电子束品质的重要参数, 其测量技术的研究及测量工作是极其重要的一个方面。由于加速器研制水平的提高, 尤其在调试阶段对束参数的测量要求也变得更高, 体现在高的时间分辨能力和更好的空间分辨率、数据更高的动态范围及更加直观的可视性。针对束参数中最基本的参数如束斑测量、发射度测量、能量测量等技术, 利用已研制的高性能设备, 针对强流脉冲电子束的特点, 基于多种主要原理研制了比较完整的、时间分辨能力高达2 ns、高灵敏度、高动态数据范围的电子束束参数光学测量及诊断系统, 并编制了一套处理程序, 达到了现场实时的数据处理水平, 具有直观诊断的特点, 为解决调试工作中诸多的问题提供翔实而准确的数据, 成功地应用于多个加速器的调试。     

神龙一号加速器调试

介绍了神龙一号直线感应加速器脉冲功率系统、注入器、束流输运系统、轫致辐射转换靶的调试情况, 给出了调试结果, 并对下一步工作进行了展望. 调试结果表明, 神龙一号加速器全面达到设计指标.     

用于高能X光测量的Si-PIN阵列探测器

设计了用于高能X光测量的小面积PIN硅光电二极管线列探测器,通过理论计算和EGSnrc蒙卡软件模拟分析了Si-PIN的探测灵敏度、线性电流和时间响应。根据理论研究可知,该探测器适用于大注量率、高能轫致辐射光的空间分辨力（3 mm）和时间分辨力（8 ns）的测量。并在理论设计的基础上进行了部分实验,采用小面积PIN硅光电二极管和放大电路,在“神龙一号”直线感应加速器上进行高能X光的测量,初步得到了PIN硅光电单元的响应结果,为线列小面积PIN光电管阵列的实用设计提供优化基础。     

“神龙一号”直线感应电子加速器

"神龙一号"加速器是一台20 MeV直线感应电子加速器. 本文介绍了"神龙一号"的物理设计、研制过程和调试结果. 物理设计主要分析了加速器研制的技术难点,并给出各分系统应达到的技术要求和具体结果. 文中重点介绍了脉冲功率系统、注入器、束流的调试情况,调试结果表明,"神龙一号"加速器输出电子束的参数为：电子能量20MeV、束流强度2.5kA、束流脉冲宽度～70ns、能散度0.64%、发射度2060mm·mrad、打靶焦斑尺寸1.2mm .     

基于G2值法的二维光弹颗粒体系力链研究

力链是颗粒体系研究中的重要概念,是微观现象的集中体现,对宏观颗粒物质体系起着重要作用。采用光弹方法对受竖向荷载作用的混合直径颗粒体系进行加压实验,结合数字图像处理技术和G²值法(彩色梯度均方值算法),分析了颗粒体系在竖向荷载作用下几何结构的变化以及接触力、力链网络的分布情况。首先通过数字图像处理技术统计出颗粒体系在不同竖向荷载作用下的接触向量角度分布情况,发现其集中分布区间只是在区间分布频率上出现小幅波动,竖向荷载的增大并不会对整体分布产生影响。然后通过G²值法求出了颗粒体系的G²值,并对单个颗粒的G²值和平均接触力F的关系进行了拟合,结果表明,光弹颗粒的G²值随着F的增大而增大,接触点少的颗粒G²值反而偏大。接着通过拟合公式计算出单个颗粒的接触力,根据其与平均接触力的比值频率统计结果画出接触力频率分布曲线,从曲线结果来看,竖向荷载的增大能够让颗粒体系中直径较小的颗粒接触力更加接近平均接触力,分布更加统一;直径较大的颗粒能够支撑起更多的荷载并接触到更多其他...     

束参数瞬态测量在复杂环境中的电磁干扰及兼容设计技术

强流电子束束参数瞬态测量系统在直线感应加速器的复杂电磁环境中会受到强电磁的干扰,主要包括：干扰特性、干扰机理、数学描述、抑制措施、防范措施等,这些干扰既针对电路又针对系统,从而对束参数瞬态测量系统测量的稳定性以及测量数据的有效性都有很大的影响。介绍时间分辨测量系统的原理,分析了瞬态脉冲干扰的成因和抑制方法,给出了束参数测量系统的实验布局和特点,进一步探讨电子器件电性能受瞬态脉冲干扰后的抑制措施,其目的是为了达到减少或消除干扰,破坏干扰信号的传输条件,从而提高整个系统的抗干扰能力及可靠性。通过采用光纤传输控制信号可以很好地传输窄脉冲,减少信号延时抖动,以达到高速信号的可靠稳定传输;利用紧凑嵌入式方法,提高了抗电磁干扰的能力,可以更好保护测量系统电子器件,提高整个系统的抗干扰能力。     

基于现场可编程门阵列的高能工业CT同步系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列的嵌入式高能工业CT同步控制系统。该系统将现场可编程门阵列作为系统时序控制的核心,其内部集成了UART、指令解码、LCD显示、EEPROM读写和同步时序产生等模块。系统采用有限状态机设计了指令解码模块,具有良好的可扩展性。同时,设计了基于查找表结构的频率计数值产生模块,提高了系统处理速度,减少了逻辑资源的占用。最后,采用VC++设计了控制软件,并通过实验得到了清晰的图像数据。     

神龙一号直线感应加速器X光转换靶破坏诊断

利用能量约450 keV、焦斑直径1~4 mm的低能X光对神龙一号直线感应加速器束靶作用后钽靶的破坏进行诊断,利用增强型电荷耦合器件（ICCD）对诊断过程记录,得到束靶作用后数μs时间内钽靶材料密度的变化。结果表明：在束靶作用后约1 μs内靶材料密度基本没有变化,且该时间段内ICCD相机没有观察到有靶前钽靶材料的微粒喷射。     

叠靶研究

直线感应加速器（LIA）产生的高能、强流电子束与轫致辐射靶作用能够产生具有高剂量、小焦斑的X光,但伴随产生的回流离子会导致电子束束斑变大与X光分辨率降低,在多脉冲情况下更会影响到后续电子束的束靶作用等。叠靶结构能够增大束靶作用的立体空间,降低在靶面的能量沉积,可有效抑制回流离子的产生。对叠靶结构模型进行了理论计算与实验研究,并与单靶情况相比较,证实了在两种靶结构下所得到的X光照射量大小与角分布基本相同,但对于叠靶情况下靶面没有出现烧蚀现象,从而从根本上抑制了由靶面产生回流离子而对束流产生的过聚焦效应。