测量离子束横向截面的闪烁体屏的热分析

针对基于闪烁屏-CCD(电荷耦合元件)相机的氘离子束横向强度分布测量系统,利用ANSYS软件模拟计算了在直流及脉冲模式下,能量100 keV、束斑直径3 mm氘离子轰击造成的Al₂O₃, SiO₂以及锗酸铋(BGO)三种候选闪烁体材料的表面温度变化。结果表明,在30 μA的直流氘离子束轰击下,闪烁体表面温度随辐照时间急剧地升高。持续时间10 min的氘离子束轰击将使三种材料前表面的温度分别升高131,234和649 ℃。对于峰值流强30 μA、重复频率1 Hz、脉宽5 μs的重复频率脉冲氘离子束,每个脉冲引起的三种闪烁屏表面的温度升高均小于0.05 ℃,且长时间的离子辐照基本不会造成闪烁屏的表面温度有明显的升高。对于脉宽5 μs的单脉冲氘离子束,三种材料的表面温度均随离子流强近似呈线性地增加。在单脉冲模式下,Al₂O₃,SiO₂以及BGO闪烁屏能允许的最高离子流强分别为2.32,1.08和0.72 A,超过此流强其表面温度将达到熔点。     

大面积热阴极系统设计及初步实验结果

建立了能满足大面积热阴极系统需要的2MeV热阴极实验平台,并配合研制了直径为100ram的B型储备式热阴极.在二极管电压为1.8MV、脉宽90ns(FWHM)、阴极工作温度为1350.C情况下,利用法拉第筒获得了1000A的发射电流,发射电流密度约12A/cm2.实验结果表明,利用大面极热阴极获得高亮度强流电子束在工程上是可以实现的.实验结果也表明,阴极发射能力强烈依靠于二极管真空和阴极工作温度.     

强流短脉冲电子束束剖面的时间分辨测量

 介绍了一套基于切伦科夫辐射的、用于强流短脉冲电子束束剖面测量的装置。装置利用扫描相机记录背面打毛的石英玻璃薄片中产生的切伦科夫光信号。使用该装置，在中国工程物理研究院流体物理研究所的2MeV注入器上进行了切伦科夫光的验证实验和时间分辨的束剖面测量实验。分析表明，测量系统的时间分辨率和空间分辨率分别为1.75ns和0.74mm。     

直线感应加速器中束流负载对加速腔压波形的影响

在神龙二号直线感应加速器的调试中,虽然电容探头和电阻分压器测到的空载加速腔电压波形基本一致,但是带束流负载时两者的波形有明显差异,针对此实验现象开展了研究。仔细模拟了束流波形和电压波形相对时间差异引起的波形差异,得到束流提前、同步和滞后条件下的腔压波形,确认相对时间差是导致波形差异的一个重要原因。建立了加速腔的分布参数电路模型,模拟结果表明束流负载效应到达两种探头的时间不同,这会导致腔压波形的不同;由于电容探头距离加速间隙更近,所以电容探头测到的波形更接近束流实际得到的加速波形。后续的调试实验获得了没有加速电压时束流产生的负载效应波形,证明束流负载到达两个探头的时刻确实不同,对加速器出口束流能谱的测量结果也表明束流的能谱分布和电容探头波形的叠加结果基本符合,上述结果表明该研究所用的模拟和分析方法是有效的,可以用于加速器的调试和性能优化。     

非层流无碰撞模型计算LIA焦斑尺寸

 在束流轨迹方程基础上，建立了非层流无碰撞数值模拟模型，并在模型中考虑了束流空间电荷效应、发射度、能散、束心Corkscrew运动、束流横截面分布不均匀等诸多因素，编制数值模拟程序对强流相对论电子束经过磁透镜的轨迹进行了计算。计算结果表明：子束流层数一定时，焦斑直径波动在0.03 mm范围内；随子束流划分层数的不同，计算所得焦斑直径的最大不确定度为±0.05 mm，而焦距几乎不变化，其波动在0.08 cm范围内；随子束流划分层数的增加，焦斑直径计算结果是收敛的，最终收敛值约为1.03 mm。实验得到的焦距为23.2 mm，焦斑直径1.3 mm，实验结果表明焦距绝对误差在3.5 cm范围内，焦斑直径绝对误差在0.4 mm范围内。     

残余气体对直线感应加速器束流发射度的影响

把残余气体散射作为一种各向同性微扰力引入轴对称直流带电粒子束的均方根(RMS)包络方程，从中得到了气体散射作用导致束流发射度增长的表达式。结合“神龙一号”加速器束流传输系统的设计参数，计算了气体散射作用引起的束流发射度增长。结果表明：要想将残余气体分子散射的作用减小到可以忽略的程度，要求束流传输系统的真空度高于0．3mPa，而目前的真空设计指标(0．5mPa)只处于免强可以接受的水平。同时，简要说明了相关的抑制措施。     

三脉冲功率系统模块

采用基于并联Blumlein脉冲形成线的MHz重复频率脉冲功率技术和基于激光触发气体开关的多级触发系统,设计了脉冲功率系统模块,该模块具备6路输出能力,每路均可以MHz重复频率猝发方式输出三脉冲,幅度可达300 kV。对模块中的Blumlein装置、脉冲汇流、隔离网络、触发系统等部件参数进行了设计。以多脉冲直线感应加速器感应腔作为负载,对该模块的性能进行了分析,结果表明:模块中每个脉冲的输出时间抖动小于2.3 ns（标准差）,脉冲间最小时间间隔大于500 ns时可在负载上获得高品质波形。     

天鹅绒阴极产生的强流双脉冲电子束特性

 通过一台2 MeV直线感应型强流电子注入器建立的双脉冲功率源系统,实验研究了天鹅绒阴极产生的相对论性猝发双脉冲强流电子束基本特性,给出了双脉冲电子束的积分发射度、亮度和双脉冲电子束时间分辨包络变化情况。研究结果表明：天鹅绒阴极产生的双脉冲的亮度达到108 A·(m·rad)^-2;实验得到的两个脉冲电子束包络半径不完全一致,这是由于天鹅绒阴极在发射电子束过程中产生的阴极等离子体对真空二极管的影响程度不同所导致的。     

Multi-pulsed intense electron beam emission from velvet, carbon fibers, carbon nano-tubes and dispenser cathodes

The experimental results of studies of four kinds of cathode emitting intense electron beams are demonstrated under multi-pulsed mode based on an experimental setup including two multi-pulse high voltage sources. The tested cathodes include velvet, carbon fibers, carbon nano-tubes (CNTs) and dispenser cathodes. The results indicate that all four are able to emit multi-pulsed beams. For velvet, carbon fiber and CNTs, the electron induced cathode plasma emission may be the main process and this means that there are differences in beam parameters from pulse to pulse. For dispenser cathodes tested in the experiment, although there is a little difference from pulse to pulse for some reason, thermal-electric field emission may be the main process.     

快脉冲大尺寸非晶态磁芯研究进展

通过对带绕非晶态软磁合金磁芯片间绝缘技术的几种方法、磁场热处理技术以及绝缘封装技术的研究,实现了非晶态磁芯片间0.6~1.0μm厚SiO2绝缘涂层以及片间击穿电压不低于120 V直流;非晶态磁芯纵磁热处理剩磁比大于0.90,横磁热处理剩磁比小于0.20,且绝缘封装前后磁芯磁性能变化小于5%。通过对快脉冲条件下带绝缘涂层大尺寸带绕非晶态软磁合金磁芯的研究,测试获得了试验磁芯的脉冲磁导率以及磁通跳变,其中1 000 mm级铁基非晶磁芯在脉冲间隔500 ns、脉冲宽度120 ns三脉冲串条件下,磁通跳变达到了2.86 T。