医用加速器电子治疗模式的BEAM程序分析

医用电子直线加速器XHA9在水模体中的实测曲线显示出其标称能量低、表面剂量偏高等现象。为寻求解决途径，用蒙特卡罗程序BEAM对XHA97MeV电子治疗模式E7建立了初始电子束模型，并计算了水模中的百分深度剂量（PDD）曲线，分析了各部件产生的电子对治疗电子束的贡献，确定限光筒产生的大量低能电子是导致出现标称能量低、表面剂量偏高等现象的主要原因。通过修改限光筒、散射箔等部件，分步优化了治疗头结构。模拟计算结果表明：优化方案提高了加速器的标称能量，降低了表面剂量和轫致辐射剂量，使剂量均匀性得到明显改善。     

基于相对论超短电子束的THz源

THz波的产生有多种途径,清华大学加速器实验室正致力于发展基于相对论电子束的高峰值功率的THz辐射源。本文分别从高峰值流强的单束团与基于激光整形的多脉冲束团序列出发,介绍实验室在宽谱高电场梯度和准单频可调谐THz辐射等方面的研究进展。高亮度电子束团由新一代光阴极电子枪产生,经3 m行波加速管加速,能量可达~50 MeV,采用速度压缩机制可使束团长度达到百飞秒量级。该超短相对论束团可通过多种机制产生高峰值功率的THz辐射,目前,实验室已通过相干渡越辐射(CTR)获得单脉冲能量18μJ的THz辐射输出。同时,提出了一种结合欠压缩工作模式和漂移压缩方法的新束团压缩方案,可进一步将束团压缩至几十飞秒,有望获得频率范围为0.1 THz~30 THz的超宽谱THz辐射。本文同时介绍了多脉冲超短电子束序列的束团测量实验结果,通过模拟研究验证了基于该束团序列CTR产生高功率、可调谐准单频THz辐射的可行性,并进行了相应的实验方案设计。     

9MeV行波电子直线加速器加速管的物理设计

海关大型货物在线检测用加速器采用４ＭＷ速调管作为微波功率源,保证加速管入口功率可达３．５ＭＷ、工作频率为２８５６ＭＨｚ;以行波方式加速电子,聚束器俘获效率大于８０％;加速管全长约２２０ｃｍ;电子能量设置９、６ＭｅＶ两档,对应的额定脉冲束流强度理论设计值分别为１７０和３００ｍＡ。本文给出了纵向粒子动力学、盘荷波导的尺寸及加速管的工作特性等方面的计算结果。     

基于VEE软件的加速管场分布测量系统的研制

针对加速管调谐中的一个重要参数场分布的测量,开发了两套基于不同网络分析仪的加速管纵向场分布测量虚拟仪器系统.该系统的开发采用了可视化工程设计环境(Visual engineering environment,VEE),引入了虚拟仪器技术.采用VEE的Direct I/O控件读写仪器,避免了做底层协议方面的工作,减少了开发人员的工作量.该系统同时能为用户提供友善的界面,降低操作要求,提高了测量工作的效率和稳定性.     

X波段2MeV行波电子直线加速管的物理设计

在模拟计算程序LINE-ACC/PC基础上，结合单一搜索方法和非线性最小二乘算法编程，实现一个X波段2MeV行波加速管的物理设计。应用此方法可以有效缩短加速管的优化设计时间。文章给出的优化计算可应用于一类常相速周期结构的加速管设计。文章同时给出了纵向粒子动力学、盘荷波导的几何尺寸及加速管的工作特性等方面的计算结果。     

0.22 THz折叠波导返波管设计

作为折叠波导家族的重要成员之一,折叠波导返波管无需种子微波源,具有可观的振荡功率输出,可在较宽频带内方便地进行电压调谐,在THz波段的紧凑型电真空器件中占有重要地位。介绍了中物院应用电子学研究所0.22 THz折叠波导的研究情况,并阐述整管设计的原理和理念。通过一维模型分析和三维宏粒子模拟校验,完成了调谐频宽10 GHz,带宽内输出功率为瓦级的折叠波导返波管的理论设计。     

9 MeV行波电子直线加速器加速管微波测试及调整

介绍了海关大型集装箱在线检测用加速器的核心部件９ＭｅＶ行波电子直线加速器加速管的微波测试及调整，并详细描述了加速管微波调谐、加速管与矩形波匹配以及加速管整管场分布及总衰减量的测量，给出了加速管微波测试及调整的结果，结果表明微波调度满足物理设计的要求。     

汤姆逊散射初步实验设计

基于汤姆逊散射的X射线源具有一些现有X射线源所不具备的优点，因而具有广泛的应用前景。我们将利用现有的16MeV返波型行波加速器与纳秒激光器进行汤姆逊散射初步实验。本文给出了即将进行的该初步实验的理论计算及整体方案，并对在实验中可能出现的问题的解决方案进行了讨论。     

X波段同轴多注相对论速调管放大器模拟研究

 设计了工作在X波段的同轴多注相对论速调管放大器,建立了带输入、输出波导结构的三维整管模型,采用三维电磁粒子模拟软件对其高频特性进行了优化设计,对电子束经过输入腔后的束流调制、注入微波吸收情况、中间腔对束流的调制以及输出腔的微波提取情况进行了模拟研究.在输入微波功率为70kW,电子束束压为600kV,束流为5kA,轴向引导磁感应强度为0.6T的条件下,输出微波功率达到了1.3GW,效率为43%,增益为42dB,在较低的输入微波功率和较小的轴向引导磁感应强度的情况下,模拟实现了X波段RKAGW级的微波功率输出.     

S波段10 MeV辐照用行波电子加速器研究

清华大学加速器实验室研制了10 MeV行波直线加速器,并成功应用在了辐照加工领域。在对该加速管的束流崩溃现象进行了理论和实验研究后,确定了提高阈值电流、优化结构的方案,完成了腔间相移变化的新型聚束段结构。该结构能够有效降低聚束段受困高阶模对电子的横向作用,同时不影响主模的加速性能,可以提高该行波加速管的束流崩溃阈值电流。依照该方案进行了加速管的加工、成管焊接、冷测及高功率实验,冷测及高功率实验结果与模拟设计符合得很好,阈值电流提高了约40 mA,证明了该设计的可行性。该工作为行波加速器解决束流不稳定性问题,进一步提高靶流功率提供了新的方法。