用于硼中子俘获治疗的强流质子回旋加速器中心区结构优化设计

中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗（BNCT）的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400 μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要求更高。为实现mA量级的束流的加速和引出,BNCT强流质子回旋加速器采取了增加负氢束流注入能量、增大磁铁镶条孔径、使用用于增大Dee盒头部张角的阶梯状结构及调整加速间隙的入口和出口高度等一系列中心区结构优化设计,有效地提高了中心区的相位接收度,改善了轴向电聚焦。在新的离子源注入能量下通过数值计算得到实测场下的轴向电聚焦和间隙高度的关系,选取合适的间隙高度获得最佳的轴向聚焦,从而确定了mA量级束流的注入和加速的中心区结构。同时在设计中考虑空间电荷效应的影响,计算了不同流强下的束流尺寸变化。中心区结构在实测磁场下的优化设计计算结果表明,BNCT强流质子回旋加速器中心区的束流对中好于0.5 mm,相位接收度大于40°,中心区最高可接收流强3 mA。目前,新的中心区结构已进入机械加工阶段。     

回旋加速器螺旋型静电偏转板光学特性研究

在回旋加速器的轴向注入系统中，偏转板是关键部件，要求它能在很小的空间范围内使束流由垂直方向偏转到回旋加速器的中心平面上，并且使束流的位置、动量和相位能与回旋加速器的中心区匹配。因此，我们用程序CASINO对螺旋型静电偏转板的光学特性作了研究。     

100 MeV强流质子回旋加速器中心区横向接收度的计算

中心区的设计在完成对中轨道后需考虑一定相宽内的横向接收度问题。一方面可检验中心区设计的合理性，因为实际加速器中加速的是束流而不是单个粒子：另一方面可为注入线的设计提供拟合条件，使注入系统设计更易于匹配计算，也避免以往采用注入线计算的结果旁轴粒子跟踪的盲目性。     

高能同步辐射光源低能束流输运线设计研究

高能同步辐射光源（HEPS）是计划在北京建造的发射度小于60 pm•rad的超低发射度光源。它由1台500 MeV直线加速器、1条500 MeV低能束流输运线、1台500 MeV～6 GeV的能量增强器、2条6 GeV的高能束流输运线、1台6 GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线，在考虑建设布局限制的基础上，对两端的束流包络进行匹配，并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略，设计有3个功能区，分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响，HEPS低能束流输运线设置了8个BPM，水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正，校正后的轨道满足束流传输要求。     

强流负氢离子源发射度测量仪研制

在加速器技术研究中，束流发射度是反映束流品质的重要物理参数，也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100 MeV回旋加速器采用18 mA强流负氢离子源来产生负氢束，为了准确测量离子源的发射度，研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪，介绍了其基本原理、机械设计和实验结果，得到了离子源的发射度信息，为100 MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。     

等时性回旋加速器中环形补偿线圈电流变化对引出束流性能的影响

本文报道了利用多丝束流剖面仪测量从等时性回旋加速器中引出束流的轴向性能,包括束流的中心位置、相对于磁场中心平面的夹角及束流在轴向的发射度。同时也测量了束流引出区环形补偿线圈中的励磁电流变化对引出束流性能的影响。测量结果表明,环形线圈电流变化对束流轴向发射度的影响较大,而对束流中心在轴向几何位置的影响较小。     

高能同步辐射光源低能束流输运线设计研究

高能同步辐射光源(HEPS)是计划在北京建造的发射度小于60 pm·rad的超低发射度光源。它由1台500 MeV直线加速器、1条500 MeV低能束流输运线、1台500 MeV～6 GeV的能量增强器、2条6 GeV的高能束流输运线、1台6 GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线,在考虑建设布局限制的基础上,对两端的束流包络进行匹配,并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略,设计有3个功能区,分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响,HEPS低能束流输运线设置了8个BPM,水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正,校正后的轨道满足束流传输要求。     

用三梯度法测量束流发射度的研究

准确测量发射度对加速器束流的调制和性能的评估极端重要，本文介绍在HIRFL(兰州重离子加速器)现有设备基础上，利用三梯度法测量束流发射度的系统，讨论了测量原理和方法，以及测量中要注意的问题．并对数据的计算处理做了详述。专门设计了一套软件系统，以实现束流发射度、束流剖面等束流参数的实时测量。该系统具有可靠性好、测量直观、测量较准确等优点。     

100 MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计

100MeV强流回旋加速器要求引出质子束流强达到200μA,并计划提供脉冲束流。为达到高的平均流强,并具有提供脉冲束的能力,轴向注入系统的设计有两种方案,即对应于1#和2#注入线,如图1所示。电荷力的光学计算程序TRANSOPTR,匹配不同中性化程度的注入束流光学特性。从离子源出口到螺旋型静电偏转板出口的连续匹配计算结果表明:所设计的注入系统可有效地控制束流包络,减少束流损失,将束流注入到100MeV回旋加速器的中心区;还完成了1#线上x-y导向磁铁、螺线管透镜、聚束器和四极透镜的设计。100 MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计@姚红…     

120MeV电子直线加速器束流准直研究

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Dispersion-free Steering Algorithm,DFS),对加速器束流匹配传输段在不同束流抖动情况下进行模拟计算。计算结果表明,DFS算法对于120 MeV电子直线加速器装置的束流准直应用效果良好。     

CSNS/LRBT优化设计及空间电荷效应影响研究

中国散裂中子源（CSNS）直线加速器至快循环同步加速器（RCS）的束流输运线（LRBT）传输80 MeV H^-束流至RCS注入点,由于较小的束流发射度和较高的峰值流强,空间电荷效应在LRBT中的影响非常显著,是引起LRBT中发射度增长和束流损失的主要因素,也是LRBT优化设计中的重要问题。文章利用TRACE 3-D程序进行带有空间电荷效应的twiss参量和消色散匹配,比较研究LRBT不同聚焦结构和不同初始束流分布条件下发射度的增长情况。对于采用Triplet结构作为标准单元的结构,研究发现,通过优化LRBT前端匹配段能有效控制发射度的增长。多粒子模拟跟踪结果表明,峰值流强为15 mA时,现有物理孔径下基本无束流损失发生。对LRBT上散束器的参数和位置进行了优化设计,可减少动量散度和中心能量抖动,优化RCS注入束流参数。     

CYCIAE-100 MeV回旋加速器机械工程介绍

CYCIAE-100MeV回旋加速器非标机械结构主要包括离子源、轴向注入、中心区、高频腔体、频率自动微调、高频功率馈入、剥离靶引出、磁场调谐系统、对中线圈、径向束流探针、真空系统、相位探测系统、磁场测量系统、主线圈、束流诊断系统、束流调试靶、质子管道及传输元件、举升系统、运输安装与调节系统等。初步机械工程设计工作涉及到回旋加速器研制的各个方面,包括各系统为实现其功能所进行的结构设计、工艺设计、相关专业调研、加工方法、厂家选择、技术交流、采购、监造、分系统安装、分系统调试、验收、整体安装、整机调试、检修、运…     

低能强流负氢束发射度测量仪的设计

随着核物理实验、原子物理、表面物理实验的进一步发展以及加速器技术在各领域的广泛应用，对离子源产生的束流品质的要求也越来越高。束流发射度是束流品质的一个重要指标，因此，对离子源束流发射度的测量和研究，对离子源技术本身、加速器研究以及相关应用技术都具有重要意义及参考价值。     

海关集装箱检测用电子直线加速器聚焦线圈磁场设计与测试

介绍了在电子直线加速器粒子动力学基础上进行聚焦线圈轴向磁场的设计；利用ＬＩＮＥ－ＡＣＣ／ＰＣ程序模拟计算，给出了不同初始发射度情况下满足束流包络要求的各种聚焦磁场数据。对已经加工好的聚焦系统进行了磁场分布测量，并将实际磁场与理论计算进行了比较。上述工作为确定聚焦线圈的设计方案和加速器的出束实验提供了可靠、丰富的数据。     

海关集装箱检测用电子直线加速器聚集线圈磁场设计与测试

介绍了在电子直线加速器粒子动力学基础上进行聚集线圈轴向磁场的设计；利用ＬＩＮＥ－ＡＣＣ／ＰＣ程序模拟计算，给出了不同初始发射度情况下满足束流包络要求的各种聚焦磁场数据。对已经加工好的聚焦系统进行了磁场分布测量，并将实际磁场与理论计算进行了比较。上述工作为确定聚焦线圈的设计方案和加速器的出束实验提供了可靠、丰富的数据。     

10 CYCIAE-100 MeV回旋加速器机械工程介绍

CYCIAE-100MeV回旋加速器非标机械结构主要包括离子源、轴向注入、中心区、高频腔体、频率自动微调、高频功率馈入、剥离靶引出、磁场调谐系统、对中线圈、径向束流探针、真空系统、相位探测系统、磁场测量系统、主线圈、束流诊断系统、束流调试靶、质子管道及传输元件、举升系统、运输安装与调节系统等。     

100MeV强流回旋加速器径向靶的研制

在100MeV强流回旋加速器调试过程中,需对束流在加速器内的轴向和径向参数进行测量。径向靶系统是束流诊断系统中用于获取上述参数的主要部件,本文研制了3套阻挡式径向靶系统,并安装到加速器主体,获得了束流在连续加速过程中的轴向和径向分布,为加速器运行提供了相应束流参数,并为后续加速器升级工作提供了必要的条件。     

电子直线加速器注入器中束流横向发散度的计算

在联立电子直线加速器中粒子运动方程的基础上,建立了一种计算束流横向发散度的方法,将束流划分为若干个等电荷的同心环,追踪它们的代表粒子在注入器中的运动,依照所有粒子的γ、P_r和方位角θ值,计算出束流的均方根发散度。在实例计算中给出了粒子的运动轨迹和相位会聚图象以及注入器出口处粒子的相图,计算了束流的均方根发散度,并对阴极磁场和轴向聚焦磁场对横向发散度的影响作了讨论。     

加速器束流发射度测量

一、引言加速器束流发射度是束流本身的一个重要特性参量,它完整地描述了束流的径向性能。发射度的测量,为加速器输出束流的使用提供了确切的依据,特别是对于束流的传输来说,有效发射度及其σ矩阵是计算传输过程中束流包络所必不可少的初始条件。     

准周期聚焦-加速耦合系统的‘均温’设计方法(英文)

强流质子直线加速器要求严格控制束流损失和束流发射度增长。理论已经证明,强的空间电荷作用在不同自由度之间的耦合,会因为其间的‘温度’差异,通过束流的相干不稳定性,使束流发射度增长。因此,有必要按照‘均温’的原则设计强流加速器。但是,由于质子直线加速器的各种加速结构均为准周期耦合系统,使得‘均温’设计十分繁琐而难以达到完全‘均温’。利用国际上通用的束流动力学软件TRACE3-D,给它补充了‘均温’设计功能,通过与PARMILA程序的配合使用,可以方便地在加速器设计中实现‘均温’条件。介绍了对TRAcE3-D的修改补充,并以强流质子直线加速器设计实例,说明均温设计的必要性。