不锈钢材料及TiN镀膜处理后PSD测试实验研究

PSD性能是评价电子储存环真空室材料及材料表面处理优劣的一个重要指标.对一约1.5m长不锈钢管道真空室进行了镀TiN薄膜处理,并在合肥光源机器研究用光束线(MSB)的PSD实验站上对该真空室在镀TiN薄膜处理前后分别进行了PSD性能测试实验研究.测试研究结果表明,TiN薄膜处理对于减小不锈钢材料PSD有非常明显的作用.     

不锈钢管道低温溅射镀TiN薄膜技术

 设计了一套适用于加速器细长管道真空室的低温溅射镀TiN薄膜装置。利用该装置，对86 mm×2 000 mm的不锈钢管道真空室进行溅射镀TiN膜实验，并对镀膜实验结果进行分析，得到了适用于加速器管道真空室内壁溅射镀TiN膜的表面处理参数。样品测试结果表明：在压强为80～90 Pa、基体温度为160~180 ℃的镀膜参数下，不锈钢管道内壁获得的TiN薄膜最佳，薄膜沉积速率为0.145 nm/s。镀膜后真空室的二次电子产额明显降低。     

串列加速器电离性束流截面探测器设计

基于GIC4117串列加速器束流引出线束流测量需求,开展了电离型束流截面探测器设计工作,主要包括系统收集信号强度的计算,采用有限元软件进行电场系统、磁场系统优化设计,给出了电场系统与磁场系统设计参数。通过引入辅助磁场,测量系统能够实现束流轨道的自动校正,系统对束流的影响可以忽略。对影响测量精度的电离电子横向位置偏移进行了分析,并对电离电子进行轨迹跟踪。跟踪结果表明:电离电子在横向位置的运动偏移可以控制在0.3 mm以内,与理论分析一致。     

一种快速估算聚焦型空间X射线仪器粒子本底水平的方法及应用

仪器的本底是空间天文观测项目实施过程中关注的一个重要内容,对于聚焦型空间X射线望远镜,仪器的粒子本底水平直接关系到观测灵敏度及本底重建的系统误差.因此,在仪器设计及工程实现迭代过程中,需要确定仪器粒子本底水平,保证其在可接受范围内.本文发展了一种基于面密度插值快速估计聚焦型空间X射线望远镜粒子本底的方法,该方法同时具有较高的本底估计精度和快的计算速度,适合于在望远镜方案设计的早期对各种设计方案的本底屏蔽效果进行快速估计并据此提出优化设计的建议,可以大大提高早期方案设计的有效性,对于聚焦型空间高能天文仪器的研制及其他类似领域具有一定的参考意义.     

高功率轫致辐射X射线转换靶设计?

基于一台能量为9 MeV、平均流强为125μA的高功率电子直线加速器,开展了轫致辐射X射线转换靶设计工作.转换靶为内靶设计,电子束流为非扫描式点源入射.选取钨(W)为转换靶材料,优化设计了靶材的厚度和靶体的冷却结构;并采用有限元方法分稳态和瞬态两种方式分别模拟计算了转换靶的温度分布.结果表明,转换靶局部最高温度约为970℃,平均温度约为430℃,在真空环境中该转换靶可以稳定工作.最后采用蒙特卡罗程序MCNP计算了转换靶产生X射线的剂量分布以及能谱分布,结果表明,在转换靶正前方1m处,X射线的吸收剂量率约40Gy·min-1.     

多丝多条带结构TPC探测器的电场计算北大核心CSCD

针对具有多丝、多条带结构特征的用于核物理实验的气体探测器,采用节点组合法并利用有限元程序实现电场的计算。该方法构建宏观几何模型,去除了丝状、条带状结构,能够获得准确的计算结果。基于对该方法的验证,以MSU研制的SπRIT-TPC为研究对象,获得了该装置的二维电场分布以及电子在探测器中的漂移模拟结果。计算结果与GARFIELD程序得到的结果一致。采用节点组合法的有限元方法可用于复杂探测器结构的电场计算,并用于后续的探测器模拟计算,能够极大提高探测器的模拟效率。该方法也可适用于复杂结构的三维电场计算。     

电子直线加速器X射线转换靶设计

设计了用于BF-5电子直线加速器的X射线转换靶。采用蒙特卡罗模拟程序优化计算了靶材厚度;设计了转换靶的冷却结构,并采用有限元方法模拟计算了水冷效果;依据设计的结构参数,计算了转换靶产生X射线的剂量分布及能谱分布。结果表明:靶体温度控制在40 ℃以下,转换靶在该条件下能够长期稳定工作; X射线平均能量为0.65 MeV,在转换靶正前方1 m处吸收剂量可达6 Gy/min。     

串列加速器电离性束流截面探测器设计

基于GIC4117串列加速器束流引出线束流测量需求,开展了电离型束流截面探测器设计工作,主要包括系统收集信号强度的计算,采用有限元软件进行电场系统、磁场系统优化设计,给出了电场系统与磁场系统设计参数。通过引入辅助磁场,测量系统能够实现束流轨道的自动校正,系统对束流的影响可以忽略。对影响测量精度的电离电子横向位置偏移进行了分析,并对电离电子进行轨迹跟踪。跟踪结果表明:电离电子在横向位置的运动偏移可以控制在0.3 mm以内,与理论分析一致。     

真空室材料二次电子产额特性研究

设计了针对加速器真空室材料样品的二次电子产额测试装置.对测试装置的设计及测试过程进行了详细介绍,并给出了常见真空室材料的二次电子产额测试结果以及不锈钢材料在经过镀TiN薄膜处理前后的测试对比结果,分析了影响二次电子产额的一些因素,为真空室的表面处理提供了依据.