15-20mA负氢离子源的设计

制约强流质子回旋加速器技术发展的一个主要因素是离子源的束流强度以及束流品质，为提高引出流强、改善束流品质，中国原子能科学研究院一直致力于离子源的发展。2000年建成了平均流强5．2mA的负氢离子源，束流发射度达到了0．65πnm-mrad，2004年建成了高于10mA的负氢离子源。为进一步提高束流流强，满足中国原子能科学研究院串列加速器升级工程的需求，在原有10mA负氢离子源基础上设计1台新的离子源，将平均引出束流提高到15-20mA。     

负氢离子源控制系统

控制系统对于加速器的整体运行起着至关重要的作用，本文介绍一新离子源实验台架的控制系统，它是在中国原子能科学研究院原有10mA离子源基础上建立起来的负氢离子源，目标是实现束流流强15~20mA。     

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。     

高流强RFQ质子加速器研制

在国家“973”计划洁净核能项目的支持下，中国科学院高能物理研究所与中国原子能科学研究院合作，建成了我国首台强流质子加速器。它是1台四翼型结构的射频四极（radio-frequencyqaudrupole，RFQ）加速器，这种先进加速结构可为来自离子源的低能强流束提供周期性强聚焦，并同时在纵向对束流进行聚束和加速。我国建成的这台RFQ加速器束流能量为3.5MeV，脉冲流强达46mA，束流工作比大于7%。本文将介绍这台RFQ加速器的物理设计、研制、调试和出束实验的结果。     

中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术研究

中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器。建成的100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器(CYCIAE-100),是目前国际上能量较高的一台紧凑型强流质子回旋加速器,最高流强达到520 μA,束流功率达到52 kW。建成的硼中子俘获治疗用的质子回旋加速器,也是我国首次自主研发成功的引出质子束流强达到mA量级的强流质子回旋加速器。在系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器研发过程中,CIAE对剥离引出后的束流色散效应、剥离膜与束流夹角对引出后的束流品质的影响、单圈剥离引出技术等紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术等方面展开了研究,且自主开发出了剥离引出计算程序,为紧凑型强流质子回旋加速器的应用作出了贡献。     

100 MeV强流质子回旋加速器的调试

〗中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器，取得了多项先进束流指标。截至2018年底，该加速器完成了分系统、整机调试，开展了多项物理实验，已稳定运行2 000 h以上。本文将重点介绍100 MeV强流质子回旋加速器的调试过程以及调试中所解决的关键技术问题和调试结果。     

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。     

BPL 750 keV束流输运线上四极磁铁的设计

一、引言自从北京质子直线加速器的10 MeV段1982年底出束以来,于1985年已将其能量扩展到35 MeV,脉冲流强达到70 mA,作为从高压倍加器至质子直线加速器之间的750 keV束流输运线,经历了10 MeV和35 MeV两个阶段的调试和运行。它有效地将质子束流从高压倍加器输运到直线加速器,传输效率达到设计指标。本文介绍安装在这一束流输运线上的四极磁铁的设计、磁场测量结果及实际运行情况。     

用于质子直线加速器的强流ECR离子源

介绍了正在研制的一台强流ECR离子源。它的目标是用于加速器驱动的次临界系统(ADS)。两种结构的离子源均获得了较好的结果。在30 keV能量下,氢离子最大束流达到100 mA,质子比好于85％,引出束流密度最高可达340 mA/cm2。初步测定的发射度约为0.11πmm·mrad。已通过了100 h的连续运行考验。     

串列加速器358型双等离子体离子源改进及性能研究

为提高北京师范大学GIC4117型串列加速器358型双等离子体离子源束流强度及灯丝使用寿命，改进了离子源灯丝涂覆材料中Ba、Sr、Ca元素的占比、灯丝涂覆方法及离子源保护措施。讨论了在不同灯丝电流下，进气量、弧流、约束磁铁电流对离子源输出束流强度的影响。灯丝累积使用寿命达到200 h以上，靶室束流强度较原来采用860A溅射源提高约500倍。同时本文对358型双等离子体离子源调试过程中的异常断弧情况进行了分析和改进。     

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。     

永磁强流ECR离子源

文章介绍一台2.45 GHz永磁强流ECR离子源,其直径为10 cm,长10 cm,重量不足5 kg,可工作在直流模式和脉冲模式.脉冲模式引出的氢离子束峰值流强大于100 mA,束流密度达到500 mA/cm2;直流模式引出束流达到60 mA,束流密度为300 mA/cm2.两种模式的质子比均达到80%.     

14 100MeV强流回旋加速器质子束流管道的初步设计

作为中国原子能科学研究院四大工程之一的串列加速器升级工程，将成为在我国核科学技术领域开展国防、基础和应用的创新性与先导研究的平台。作为其中的重要组成部分，100MeV强流质子回旋加速器建成后能够提供75～100MeV的质子束流。此回旋加速器建成后，首先利用束流调试管道和束流收集器进行加速器调试，然后根据不同应用的要求，将调试好的束流通过ISOL系统质子管道、同位素研制质子管道、准单能中子源质子管道、白光中子源质子管道、生物医学研究质子管道、单粒子效应质子管道等将质子束传输到各终端用户使用。     

100 MeV中心区试验台架中5kW法拉第筒的研制

法拉第筒是加速器束流诊断系统中的重要诊断装置，采用拦截法测量束流，可用来精确监测束流流强，是最常用的束流流强诊断装置。100MeV中心区试验台架束流的最高引出能量为10MeV，设计最大引出束流流强为500μA，因此，需功率为5kW的法拉第筒进行束流拦截和监测。     

射频四极场加速器低能强束流传输注入系统的实验研究

对加速器驱动的次临界系统（ADS）的射频四极场（RFQ）加速器的低能强流束流传输系统进行实验研究,给出了在强流离子束束腰附近测量束流参数的方法,并测量了强流质子注入系统在RFQ入口处的束流参数。目前,该系统已成功地应用于强流射频四极场质子加速器中。     

强流回旋加速器综合实验装置的剥离引出实验

CYCIAE一100中心区试验台架为中国原子能科学研究院串列升级技术部建成的1台10MeV紧凑型强流回旋加速器，加速H-离子，剥离引出质子束。目前，该加速器正在进行束流调试工作。在束流调试阶段，安装了剥离膜，进行了束流的引出调试实验。     

医用回旋加速器CYCIAE-30束流线升级改造

CYCIAE-30为中国原子能科学研究院于1994年研究建成的我国第1台医用强流回旋加速器，多年来，每年开机供束时间约为5000h，基本上满足了国内各医院定期批量供应^18F、^201T1、^68Ge等医用放射性同位素的需求。目前，中国原子能科学研究院承担核能开发科研项目“同位素与辐射应用关键技术研究”，在原有配套束流输运线的基础上开展了束流输运系统的升级改造方案设计，增加了气体靶生产线以生产新品种医用同位素。     

直流束流变压器（DCCT）的研制

直流束流变压器（DCCT）作为束流诊断的一种重要测量装置，重点测量平均束流流强，是加速器运行的一个重要参数。由于它采用无拦截束流测量原理，可长时间在线测量束流，而不会对束流产生任何影响，也不会造成放射性剂量污染，是一种非常实用的在线束流流强测量装置。     

静电单透镜在低能强流离子束输运中的应用

本文介绍北京大学重离子所RFQ组利用静电单透镜进行低能强流离子束束流输运的情况.在北京大学1 MeV ISR RFQ加速器的升级改造中,我们在低能输运段使用了2个静电单透镜进行调束,当引出电压为22kV时,在RPQ入口处得到了归一化均方根发射度为0.12 7× mm·mrad、峰值流强6 mA的脉冲氧离子束(相当于24mA质子束流).以及用静电单透镜聚焦强流氢离子束的初步实验实验.     

加速器驱动洁净核能系统物理及技术基础研究：强流RFQ注入系统（LEBT）实验进展

加速器驱动次临界系统（ADS）项目中，由我院承担研制的强流RFQ注入系统包括ECR强流离子源及束流低能传输线（LEBT），2005年8月移机高能物理研究所后，2006年6月与RFQ对接前将系统完全恢复到了验收时的状态，可以引出能量75keV、超过60mA的离子束，归一化均方根束流发射度为0．13πmm.mrad，引出束流的质子比好于80％。