用于自由电子激光装置的丝扫描束流横向截面测量系统原型机

基于丝扫描系统的束流横向截面测量为半阻拦式的测量方法,相比于截面靶测量对束流影响较小。上海高重复频率硬X射线自由电子激光装置(SHINE)束团截面在线测量系统计划采用丝扫描技术实现,为此设计研制了由丝靶探头、机械运动机构、束损探测器、电子学系统构成的丝扫描束流横向截面测量系统原型机。本文介绍了该原型机的工作原理、具体设计及在丝扫描探头上游安装腔式束流位置测量(CBPM)系统进行束流中心位置和束团电荷量精确补偿的优化方案。为精确评估该样机系统性能,在上海软X射线自由电子激光(SXFEL)中相邻位置布局了丝扫描探头和YAG靶截面探头,通过同时测量并对比同样束流截面的方法,对丝扫描系统原型机性能进行了束流实验评估。束流实验结果表明,在束团电荷量500 pC、电子能量0.84 GeV的条件下,丝扫描技术可用于电子束团的在线半阻拦式截面测量,测量不确定度好于30μm,测量结果与SXFEL装置标配的YAG靶截面靶测量系统结果一致。     

北京质子直线加速器的束流测量探头

本文介绍了北京质子直线加速器的束流测量探头如荧光靶探头,束流变压器,发射度测量探头,束流截面测量探头,能散度测量探头,法拉第筒,减能器等的作用,机械结构及加工工艺。     

基于图像获取技术的发射度测量方法研究

介绍了HIRFL上利用荧光靶图像获取装置构成多孔屏束流发射度测量系统，对测量数据的处理、光斑面积、周长和束流发射度的计算方法做了重点介绍，该系统具有可靠性好、测量直观、界面友好等优点。     

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。     

基于LabVIEW的同步光数据采集及处理系统

加速器束流测量对优化系统参数、确保加速器运行至关重要,上海光源工程采用同步光来测量束流的截面尺寸,具有无阻拦、实时等优点.本文介绍了同步光测量系统的整体架构,特别是其中的数据采集处理系统.将干涉法测量同步光束流截面尺寸应用于束流测量工作,可使测量精度达到岬量级.     

可编程控制器在100MeV直线加速器束流剖面测量中的应用

本文介绍了一种基于可编程控制器（PLC）,利用荧光靶对束流截面形状以及能散度和发射度进行实时测量的技术。由于PLC及虚拟仪器软件Labview的应用,使该测量系统具有可靠性好、测量直观、操作方便等特点。     

SSRF直线加速器束流发射度测量

发射度是衡量束流品质的重要参数,随着加速器技术的不断发展,人们对束流品质要求越来越高,特别是对小发射度的测量要求更高的分辨率.本文基于"多次改变聚焦强度法"的发射度测量原理,讨论了上海同步辐射光源装置(SSRF)直线加速器部分测量技术和测量装置,包括薄透镜的合理采用、多点最小二乘法拟合、截面测量靶的选择和测量软件设计等,以提高发射度测量的准确性和可靠性.测量结果的高稳定性与重复性对接下来即将进行的自由电子激光发射度测量有重要的参考意义.     

梯度法对HIRFL束流发射度的测量

利用磁四极透镜和二次发射多丝剖面监测器测量了ＨＩＲＦＬ横向束流（＾１２Ｃ＾６＋）发射度。测量中采用了多次测量和最小二乘法拟合的方法，给出了发射度及其测量误差的计算方法和测量结果。     

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。     

串列加速器超导增能器能量测量系统设计

设计了一套用于测量超导增能器束流能量的系统,并专门加工了测量装置,束流经准直后轰击金靶,通过测量散射粒子确定束流能量.探测器采用金硅面垒型半导体探测器,其信号经放大处理后进入多道分析器测量散射粒子能谱.另外基于Lab VIEW开发平台,编写了测控软件,完成了束流能量刻度、能量测量和工作相位设置,并采用CA Lab方式与...     

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。     

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。     

NSRL注入器束团长度测量系统初步设计

合肥光源注入器升级改造接近完成。为了更好地分析其束流品质,为储存环提供更高品质的束流,针对合肥光源设计了一套利用横向偏转腔(Transverse Deflecting Structure,TDS)测量分析束流纵向品质的系统。利用TDS分析束流纵向品质精度高,功能多样,优势明显。本文TDS采用外围开槽盘荷波导结构,给出了该结构具体尺寸及相关参数计算,并对计算结果做了简要分析处理。根据该结构在注入器的安装位置,对束团长度测量系统进行了物理设计,并分别使用MATLAB程序和PARMELA模拟了束团通过该结构的状态分布,得到了符合预期的纵向束团长度测量结果。     

用于AMS的束流测量与调试系统

HI-13串列加速器质谱计的束流测量系统由可变狭缝仪、法拉第筒、荧光靶和探测器等构成,其中,可变狭缝仪、法拉第筒和荧光靶实验中需由试验人员手动操作,影响实验工作效率。为改变这一状况,已将可变狭缝仪、法拉第筒、半导体探测器、摄像头和荧光靶置于一靶室内。采用电控平移台     

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。     

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)束流注入区辐射场研究

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)正负电子束流注入阶段的束流损失,影响储存环束流注入区及防护区辐射场。本文利用束流损失监测系统(BLM系统)分析了束流注入阶段注入区束流损失的位置和束流损失率,并结合FLUKA软件模拟计算对撞实验模式下束流注入阶段注入区的辐射场。结果表明:注入阶段注入区及其下游束流损失明显;辐射场内粒子能谱情况是中子为宽能谱且各向同性,切割磁铁 (铁靶)出射蒸发谱峰窄,峰值约为0.9 MeV,直接发射谱不显著;真空管(铝靶)出射蒸发谱峰宽且直接发射谱显著,峰值分别为4 MeV和20 MeV;光子能谱峰窄且前向性明显,能量在5 MeV以下分布集中;中子与光子剂量率水平相当;注入阶段比非注入阶段剂量率高约2个数量级;对撞实验模式下,实验测量整个运行阶段储存环光子剂量率平均水平约为1 000 μSv/h,中子剂量率比光子剂量率低1个数量级。     

脉冲高度权重技术测量197Au中子俘获截面

脉冲高度权重技术是利用C_6D_6探测器测量中子俘获截面的一种数据处理方法。在中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)的反角白光中子源(Back-n)靶站上,通过测量金靶(~(197)Au)的中子俘获截面,验证了该方法的可靠性。首先利用Geant4蒙特卡罗程序模拟给出了不同靶条件下的探测器效率,脉冲高度权重函数等基本项,使得加权后的探测器效率与γ能量成正比。然后通过实验测量了~(197)Au中子俘获截面。结果表明:测量获得的中子俘获截面数据和ENDF/B-VⅢ.0评价数据相符合,同时发现随着实验靶尺寸的不同和质子束功率的增加,会使得实验本底的扣除误差越来越大。     

螺线管透镜对加速管束流匹配的影响研究

螺线管透镜具有轴对称性、结构尺寸小等优点,在束流传输系统中得到了广泛应用,然而螺线管透镜磁场的非线性部分(像差)会导致束流发射度增长,降低束流的传输效率。本文采用TRACK程序模拟,研究了螺线管透镜像差与束流发射度增长的关系,发现束流发射度的增长与磁透镜的磁感应强度有关,同时优化螺线管透镜的磁场均匀性有效抑制了束流发射度增长。此外,基于一种磁场均匀度较高的螺线管透镜研究了离子源引出系统与加速管的束流匹配过程,结果表明相比汇聚入射束和准平行入射束,发散入射束通过加速管后的束流包络较小,束流发散相对较缓慢。     

超导回旋加速器束流诊断装置设计

针对SC200超导回旋加速器主机内高磁场、高能量、空间小等特点,提出一种采用直杆传动机构将探测靶头伸至主机内部进行束流参数测量的手段。进行了多丝探头与荧光靶头两套靶头的物理及工程设计,该两套靶头采用可更换式设计分别对束流的位置及横向尺寸参数进行测量;结合主机真空度要求,介绍了真空密封方案以确保靶头进行实时、精确的测量;通过对传动机构模拟测试验证了该机构满足参数测量需求。     

放射性惰性气体实时测量装置的设计与模拟研究

核反应堆在运行过程中或核应急情况下会产生~(85)Kr、~(133)Xe、~(135)Xe和~(41)Ar等放射性惰性气体,准确测量不同惰性气体的放射性活度对了解反应堆的运行状况和核应急预警均有重要意义。根据各种核素衰变发射的β、γ射线,设计并优化了可用于放射性惰性气体活度实时测量的4π双叠层闪烁体探测器。探测器的内层塑料闪烁体用于测量β射线,外层碘化铯闪烁体(CsI)用于测量γ射线,并通过β-γ的符合测量实现不同放射性核素的分辨及活度测量。针对核电放出的4种主要放射性惰性气体,基于GEANT4(GEometry ANd Tracking 4)模拟库包,研究了塑料闪烁体、CsI厚度及气体采样腔尺寸对不同核素发射的β、γ探测效率的影响;并给出该4π型双叠层闪烁体探测器的优化几何尺寸和相应探测器性能,为后续探测器的制作与测试提供参考。