重离子整体分离环RFQ加速器的升级改造

介绍了北京大学重离子整体分离环RFQ(ISR RFQ)加速器的升级改造工作, 包括升级后RFQ加速系统的组成; 强流永磁2.45GHz O⁺ ECR离子源的台面测试结果; 真空系统的改造; 1MeV ISR     

Mono-Energetic Proton Beam Acceleration in Laser Foil-Plasma Interactions

Acceleration of ions from ultrathin foils irradiated by intense circularly polarized laser pulses is investigated using a one-dimensional particle-in-cell code. As a circularly polarized laser wave heats the electrons much less efficiently than the wave of linear polarization, the ion can be synchronously accelerated and bunched by the electrostatic field, thus a monoenergetic and high intensity proton beam can be generated.     

北京大学1MeV RFQ加速器性能优化研究

在入口归一化均方根发射度为0.05mm.mrad时, 北京大学1MeV 射频四极场加速器ISR-1000束流传输效率为97%. 当更换新的ECR源时发射度增加到0.2mm.mrad, 此时束流传输效率下降为89%. 在不改变腔体结构的前提下, 对入口参数及极间电压进行了优化调整, 将效率提高到98%. 还进行了ISR-1000对入射束流参数的敏感性分析, 给出了各参数允许的变化范围.     

分离作用射频四极场加速器中动力学参数与极限流强的探讨

系统分析了粒子在分离作用射频四极场(RFQ)加速结构中的运动,导出了极限流强与动力学参数的关系. 存在于分离作用RFQ膜片加速间隙处的加速电场，较传统的RFQ能更加有效地加速带电粒子.四杆电极之间的射频四极场，对粒子的横向具有聚焦或者散焦作用，通过适当选取粒子动力学参数可以保证粒子在分离作用RFQ中横向和纵向运动的稳定性. 关键词： 分离作用射频四极场加速器 稳定性 反场 极限流强     

激光加速实验超薄类金刚石碳靶的制备

采用过滤阴极真空弧法,制备了满足激光稳相加速机制要求的超薄自支撑类金刚石碳靶。室温下沉积,基片偏压为-32 V,薄膜沉积速率约为每脉冲0.002 nm。选取NaCl膜作脱膜剂,采用漂浮法进行脱膜。打捞板孔径为1 mm时,自支撑厚度范围为5~50 nm,自支撑成功率约为70%。利用拉曼光谱仪及原子力显微镜等仪器,测量了薄膜的结构、表面粗糙度等关键参数。     

BNCT中子源用RFQ加速器

 分析了加速器作为硼中子俘获治疗(BNCT)中子源的优势,提出以射频四极场（RFQ）加速器作为BNCT用中子源的首选机型。对该RFQ的参数进行了选择,利用质子轰击锂靶近阈反应产生的前冲中子束能散低、散角小的优势,设定RFQ最终能量为1.9 MeV。采用“匹配均温”设计方法进行了此强流质子RFQ的束流动力学设计,并对设计方案进行了传输模拟,在入口归一化均方根发射度为0.25 mm·mrad、流强为100 mA时,束流传输效率为99.3％。选择合适厚度的锂靶,经过整形即可得到满足BNCT治疗需要的中子束。     

束团压缩用踢波器的模型腔北大核心CSCD

为了提高中子产额,法兰克福强中子源采用Mobley型束团压缩器来增强打靶时质子流的密度,其入口处由射频踢波器实现微脉冲的偏转,踢波器由一对电偏转板和串联电感线圈组成谐振腔体。考虑到高频下寄生电容效应、导体腔壁对线圈电感的影响以及涡流效应对线圈交流电阻的影响,对一台模型腔的射频特性进行了理论预测。对腔体内电磁场分布进行了数值模拟,并利用电容微扰法进行了冷模测量。针对谐振频率、品质因数和并联分路阻抗等参数,分析比较了理论计算、数值模拟及冷模测量的结果,总结得出射频踢波器的有效设计方法。     

束团压缩用踢波器的模型腔

为了提高中子产额,法兰克福强中子源采用Mobley型束团压缩器来增强打靶时质子流的密度,其入口处由射频踢波器实现微脉冲的偏转,踢波器由一对电偏转板和串联电感线圈组成谐振腔体。考虑到高频下寄生电容效应、导体腔壁对线圈电感的影响以及涡流效应对线圈交流电阻的影响,对一台模型腔的射频特性进行了理论预测。对腔体内电磁场分布进行了数值模拟,并利用电容微扰法进行了冷模测量。针对谐振频率、品质因数和并联分路阻抗等参数,分析比较了理论计算、数值模拟及冷模测量的结果,总结得出射频踢波器的有效设计方法。     

分离作用射频四极场加速器频率调谐和高功率试验

在分离作用射频四极场（SFRFQ）加速腔中加入频率调谐装置,用步进电机驱动调谐杆运动,改变调谐板在腔中的位置来改变调谐板与支撑环之间的分布电容,从而改变SFRFQ腔的工作频率,使其谐振频率为26.07 MHz,实现了RFQ和SFRFQ组合加速系统频率的匹配。在完成两腔频率调谐的基础上进行了SFRFQ腔体1/6占空比高功率试验,轫致辐射谱的测量表明,SFRFQ极间电压在入射峰值功率为28.8 kW时已达到86.2 kV,超过了设计指标的70.0 kV。     

A Particle-in-cell scheme of the RFQ in the SSC-Linac

A 52 MHz Radio Frequency Quadrupole （RFQ） linear accelerator （linac） is designed to serve as an initial structure for the SSC-Linac system （injector into Separated Sector Cyclotron）.The designed injection and output energy are 3.5 keV/u and 143 keV/u,respectively.The beam dynamics in this RFQ have been studied using a three-dimensional Particle-In-Cell （PIC） code BEAMPATH.Simulation results show that this RFQ structure is characterized by stable values of beam transmission effciency （at least 95%） for both zerocurrent mode and the space charge dominated regime.The beam accelerated in the RFQ has good quality in both transverse and longitudinal directions,and could easily be accepted by Drift Tube Linac （DTL）.The effect of the vane error and that of the space charge on the beam parameters have been studied as well to define the engineering tolerance for RFQ vane machining and alignment.