电离型截面探测器研究

针对强流质子加速器非拦截式的截面测量需求,开展了以剩余气体分子为基础的电离型截面探测器的研究工作。探索了电离信号强度的计算方法,利用CST(Computer Simulation Technology)电磁工作室对电场进行了优化设计,设计加工了一套应用于质子直线加速器的电离型截面探测器,该装置利用高压电极产生的电场引导电离产物,用微通道板放大电离信号,荧光屏和相机组成探测系统。该电离型截面探测器被安装于加速器驱动次临界系统(China Accelerator Driven Subcritical system,ADS)先导专项的注入器I上,在线束流实验证明,该套设备工作稳定正常,实现了束流截面的非拦截式测量。     

860 A溅射负离子源电离器及电源的改进

本文采用直径为2.5 mm的不锈钢铠装热丝研制了透射型表面电离器,并对离子源电源进行了改进。用连续可调直流开关电源代替原装交流电源作为电离器电源,用置于地电位的0~-20 kV电源代替原悬浮于-20 kV引出电压上的10 kV浸没透镜电源。给出了改进后GIC4117 2×1.7 MV串列加速器前法拉第杯H^-流强随电离器加热电流的变化曲线。     

GIC4117串列加速器外束PIXE/PIGE分析系统

本文介绍在北京师范大学GIC4117串列加速器上建立的外束PIXE/PIGE分析系统,和基于此系统的薄样品外束PIXE/PIGE定量分析方法。给出了2010年Teflon滤膜采集的361个气溶胶样品外束PIXE分析得到的各元素平均探测限和最低探测限,并同真空PIXE分析探测限进行了比较。利用标准样品给出了激发曲线不同坪区薄样品外束PIGE分析F和Na的探测限,通过测定¹⁹F(p, p′γ)¹⁹F激发的197 keV γ射线得到的F的探测限可达73.9 ng•cm^-2,Na的探测限可达198.9 ng•cm^-2。     

用GUPIXWIN软件解谱的PIXE分析系统刻度

使用标准样品比较法,通过计算校正GUPIXWIN中的刻度因子H,对使用GUPIXWIN软件解谱的PIXE分析系统进行了刻度。分析了测得的H值随能量变化的原因,并用刻度后的PIXE系统分析了1组大气颗粒物样品。将GUPIXWIN分析结果与AXIL解谱的结果进行了比较,绝大多数测量结果相对偏差在±10%以内。     

BEPCⅡ束流位置探测器的CST计算

束流位置探测器是最重要的束流测量部件之一,在北京正负电子对撞机二期(Beijing Electron Positron Collider II,BEPCII)的直线段、传输段和储存环上分布着包括纽扣型、条带型在内的多个束流位置探测器(Beam Position Monitor,BPM)。本文利用CST(Computer Simulation Technology)软件的微波工作室和粒子工作室对BEPCII上的BPM相关参数进行了计算,其中包括BPM的信号强度、水平方向和垂直方向的灵敏度、纵向转移阻抗以及电极间的耦合参数等,比较了理论计算结果与实验测量结果之间的差别,计算了直线段条带型BPM的信号与频谱。这些工作是对现有BPM性质的深入了解,而相关计算方法对新机器如高能光源和环形正负电子对撞机上BPM的设计具有重要指导意义,为分析新建加速器的BPM相关问题提供了理论依据。     

气溶胶中F和Na分析的外束质子诱发γ射线激发曲线测量

在大气颗粒物离子束分析中,质子诱发γ射线分析（PIGE）作为质子诱发X荧光发射（PIXE）的补充方法,通常用于分析轻元素。为得到外束PIGE定量分析气溶胶样品中F和Na元素的最佳实验条件,本工作在北京师范大学串列加速器上测定了质子能量在1.8～2.9 MeV范围内,核反应¹⁹F(p,p’γ)¹⁹F（E_γ=110 keV和197 keV）和 ²³Na(p,p’γ)²³Na(E_γ=440 keV)的γ射线激发函数。     

边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数

为满足高能同步辐射光源（High Energy Photon Source,HEPS）束流位置测量的需求,研制了各种类型的束流位置探测器（Beam Position Monitor,BPM）。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数,通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数,适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例,首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数,在此基础上,分析了椭圆形（HEPS增强器）与八边形（BEPCⅡ储存环）管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中,确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外,计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近,相对误差在1%左右,椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右,证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法,可用于BPM的设计与相关问题的分析。