不同薄膜材料对α束流性能影响的模拟研究

由于回旋加速器引出的束流能量固定，为了满足不同实验对束流能量的不同需求，需要对束流的能量进行调节。为此，研究了利用薄膜材料对束流能量进行改变的可行性。用SRIM程序分析计算了30 MeV α束流(回旋加速器引出能量)穿过金刚石、铝和铜材料后的射程，确定了材料厚度与所需能量之间的关系。利用G4Beamline程序计算了束流经过薄膜后的相空间分布，分析了束流经过不同材料、降低到相同能量(9 MeV)后的横向、纵向发射度的变化，结果显示:束流在经过薄膜材料后，束斑大小几乎不发生改变，束流横向发射度的增长主要由散角的增加引起，其中金刚石薄膜引起的束流发射度增长最小，散角的均方根值约为16 mrad左右，且与初始束流的散角大小没有明显的依赖关系(初始散角均方根值小于1 mrad)；不同材料引起的纵向能散均约为1 MeV(半高宽)，与材料无关，只与束流的最终能量有关，降能越多，能散越大。此外，对于30 MeV的初始α束流，与金刚石、铜、铝等材料作用后，均会产生约109/μA的中子及γ粒子，在实际应用中应考虑相关的辐射防护问题。