粒子加速器设备标定中基准面引出研究

在粒子加速器设备标定中,如丝靶、剥离膜等设备需采用光学仪器间接测量其中一些运动机构相对于标定基准的偏差,这时需将激光跟踪仪测量的标定基准进行引出,提供用于光学仪器定位的参考点。本文对采用激光跟踪仪进行基准面引出时的误差及其影响进行了分析,通过约束水平拟合及合理选择放样参考点的方法,能有效减小误差的影响。这种方法可提高准直的精度,能为实际工作中类似设备的标定提供指导,保障加速器设备的顺利安装,在加速器准直测量中具有重要意义。     

多路激光在高能同步辐射光源磁铁预准直实验单元中的应用

高能同步辐射光源(High Energy Photon Source,HEPS)储存环主体有288个预准直单元,由于设计单元中磁铁孔径变小,导致磁铁定位精度要求较以往项目高3～5倍.为提高磁铁预准直的精度,将多路激光干涉测量系统与磁铁预准直技术相结合,探索预准直实验中单元磁铁的多路激光高测量精度和高定位精度.模拟了两种...     

散裂中子源Quadrupole-D漂移管磁铁的研制

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)高能段由9 m长的腔和27台Quadrupole-D型漂移管构成,负责把H~-由60 MeV加速到80 MeV。漂移管Quadrupole-D磁铁采用国际先进的SAKAE结构,结构紧凑,孔径小,最大励磁电流396 A,漂移管外壳采用全无氧铜电子束焊接,加工和磁测精度要求高。按物理要求仿真设计了Quadrupole-D四极磁铁,给出了磁铁基本参数模拟数值。对磁铁进行霍尔测量,计算了Quadrupole-D磁铁的有效长度为71.8 mm,测量值偏差2.6%,积分场0.966 T,测量值偏差2.2%,中心位置横向磁场梯度测量值偏差0.4%,平整度优于0.003,满足物理要求。在漂移管机械加工过程中,利用自主研制的高精度旋转测量系统测量,27台Quadrupole-D磁铁的高次谐波均小于3.5×10~(-3),24台漂移管磁中心加工偏差达到小于0.03 mm,三台磁中心加工偏差在0.03～0.05 mm,满足要求。对一台磁铁进行额定电流运行测试,线圈表面温升约12℃,9 h运行稳定。     

CSNS漂移管直线加速器隧道高精度准直方法及精度分析

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)漂移管加速器(Drift Tube Linac, DTL)是CSNS直线加速器段的末端,其准直精度直接关系到直线加速器的最终性能。由于其长度长、腔体和腔内漂移管数量多,准直精度要求高,因此准直难度极大。针对该问题,通过外符合全面测量对漂移管预准直后的精度进行检核,可知漂移管中心孔和端面的测量值在DTL腔的预准直精度达到±0.035mm;采用大跨度、全覆盖的全面测量方法及平差在CSNS中的应用,实现直线隧道±0.03 mm和环隧道±0.04 mm的相对测量精度。提出了基于加速器准直的平滑计算及调整方法,实现DTL腔间的平滑调整,获得腔体±0.08 mm的隧道相对准直精度,漂移管±0.03 mm的腔内相对准直精度。     

100MeV紧凑型回旋加速器多峰负氢离子源研制

做为串列加速器升级工程的一部分,将建造1台100 MeV的紧凑型回旋加速器,用于产生强流质子束。由于回旋加速器中心区接收度的限制,基于TRIUMF的经验研制了1台新的多峰负氢离子源,以产生更高的质子流强,并将发射度控制在要求的范围内。该离子源包括1个圆柱形的等离子体腔(内径98 mm; 高150 mm)、10对提供多峰场和虚拟电子过滤磁场的永磁铁、三电极引出系统、内嵌永磁铁的端盖和可接1对或多对灯丝的水冷接线柱。在引出系统中,引出电极内安装1对小的永磁铁以过虑被引出的电子,环形的电磁x-y导向磁铁套在引出系统的地电极上。截止到2003年10…     

上海质子治疗装置慢引出RFKO研究

分析了医用质子加速器慢引出RFKO方法的基本原理,解析了RFKO方法的振幅增长机制;分析了使束流幅度达到一定均匀性的幅度调制(AM)函数模型,导出不同RFKO踢角和引出束流的关系以及为使束流均匀引出,踢角随时间变化的关系。运用软件WinAGILE模拟初始粒子动量分布与引出束流分布的关系,tune值偏差及共振驱动六极磁铁与引出束流的关系。     

6T超导扭摆磁铁的特殊准直问题

采用新思想、新结构、新工艺设计和加工超导扭摆磁铁，并在安装过程中确保磁体的准直，实现了磁体的磁中心水平面与束流真空管的中心水平面的重合。对超导扭摆磁铁准直的误差和精度进行了分析。     

230 MeV超导回旋加速器测磁线圈校准

正磁场测量与垫补系统是230 MeV超导质子回旋加速器主磁铁系统的子系统之一。目前,230 MeV超导质子回旋加速器主磁铁、线圈、配套电源均已完成加工,磁场测量工作即将展开。磁能量法是加速器中常用的磁场测量方法。磁能量法原理简单,但误差来源较丰富,需要对感应线圈探头的面积进行标定。利用回旋加速器研究设计中心临时厂房的标准C型二极铁提供高均匀度磁场,校准时利用NMR测量探头进行磁场标定。通过多次校准,经计算后取平均值可得到感应线圈的面积与厂家所     

BEPCⅡ储存环的预准直

北京正负电子对撞机(BEPCII)的正负电子储存环,建于原BEPC储存环隧道中,需完成拆除旧加速器、地面改造、水电安装、墙壁修整及新设备安装等工作。为提高工作效率,我们将构成BEPCII储存环主体的84个标准单元的安装准直工作抽取出来,作为预准直工程。本文介绍此预准直工程概况,给出了磁铁的标定方法、标定精度分析、主要设备在标准单元中的安装和调整方案、理论位置坐标计算方法、准直所用仪器和单元中主要设备的准直精度。BEPCII预准直工程顺利通过了国家验收。     

HLS直线加速器条带束流位置检测器基于对数比方法的标定

对合肥光源（HLS）直线加速器（LINAC）的束流位置测量系统进行改造，设计并加工了非拦截型、高精度的条带电极束流位置检测器（BeamPositionMonitor,BPM）。安装前，通过定位精度小于5μm的电控位移平台，采用具有更大动态范围和线性度的对数比而非传统的差和比的处理方法，对条带束流位置检测器进行标定。本文介绍了标定平台、对数比处理系统以及自动控制标定程序，给出了基于对数比方法的标定结果。该条带电极束流位置检测器的水平方向和垂直方向的灵敏度分别为1.55dB/mm和1.48dB/mm，束流位置分辨率为42μm，电中心相对于机械中心的偏差为（0.212，0.450）mm。     

100 MeV强流质子回旋加速器束流输运线上旋转扫描磁铁设计

加速器引出束流分布一般都是高斯分布,而在很多束流应用中都需要均匀分布的束流,为此目的设计了旋转扫描磁铁。旋转扫描磁铁形成一垂直于束流传输轴向均匀旋转磁场,在该磁场作用下,通过旋转扫描磁铁的束流也会随磁场的旋转而旋转,从而提高束流的均匀度。其旋转过程如图1所示。外两相电流都是相同的直流电,这种情况下所形成的磁场方向不会变化,可用特斯拉计进行测量,其具体结果如图4所示。由图可见,理论计算和实际测量值间的误差小于2.2Gs,精度约1%,该旋转扫描磁铁即将在30MeV回旋加速器的123I束流线上试用,也用于100MeV回旋加速器的质子…     

上海光源二期工程的垂直发射度研究

上海光源二期工程正在设计一个新的磁聚焦结构,它包含双斜插入件、超导二极铁以及超导扭摆器等新的元件。光谱亮度是表征同步辐射光源性能的一个重要参数,通过降低垂直发射度的方式来提高亮度是一种简便可行的方法。首先分别模拟和计算了各类磁铁准直误差对垂直发射度的影响,然后采用奇值分解法校正了误差引起的闭轨畸变,最后使用60个斜四极铁来校正垂直发射度。结果表明,在上海光源二期工程的磁铁准直公差与目前正在运行的上海光源相同的条件下,六极铁垂直准直误差对垂直发射度的影响最大;用60个斜四极铁来校正垂直发射度,能使耦合度保持在0.5%以下。     

中国散裂中子源快周期同步加速器磁铁电源系统的研究

目前正在进行可行性研究的中国散裂中子源的主体结构是1台强流质子同步加速器。该加速器的一期目标为注入能量70MeV、引出能量1.6GeV、束流功率100kW、循环工作频率25Hz。文章阐述系统总体结构的设计原则以及二极磁铁（B）和四极磁铁（Q）磁场的跟踪误差要求。     

重离子加速器磁铁电源控制系统研制

重离子加速器通过一定周期的磁场对带电粒子进行约束,磁铁电源是产生所需磁场的关键部件,因此,要求磁铁电源控制系统具备高效性、稳定性、精确性。磁铁电源需按加速器运行周期进行响应运行。重离子加速器磁铁电源的时序必须严格按重离子加速器控制系统的控制时序进行控制。本工作研制了重离子加速器磁铁电源控制系统,通过磁铁电源控制器与同步时钟系统的通信进行控制时序的运行;通过与中央数据库的数据通信获取磁铁电源控制器所需的全部数据(如同步事例数据、波形数据等)。同步时钟信号一旦触发,磁铁电源控制器进行相应的数据获取并进行插值运算输出至磁铁电源进行控制。重离子加速器磁铁电源控制系统同步精度为1μs,实验平台测试控制器平台纹波精度为100ppm,能满足重离子加速器实验运行的要求。     

BEPCⅡ预安装准直测量方案设计

北京正负电子对撞机重大改造工程(简称BEPCⅡ)是国家重大科学工程项目。BEPCⅡ的预安装准直测量采用SMX公司的激光跟踪仪，将BEPCⅡ储存环半个支架单元的B铁、S铁、Q铁和真空盒等设备安装到支架上，并对每个设备进行测量调整。经过坐标变换，转化为B铁磁铁坐标系，更直观地表现了各个部件之间的相互关系。经过误差分析，确立了测量的精度和准确度。     

中国散裂中子源DTL漂移管的预准直

漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)是中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)直线加速器的主要部分,负责将脉冲流强为15 m A的负氢离子从3 Me V加速到80 Me V,再注入到快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)中实现进一步加速。DTL加速器本身技术工艺复杂,要求极高的加工精度和准直安装精度,是CSNS的关键技术之一。本文介绍了中国散裂中子源漂移管的预准直方法,从最初的预研到正式安装,解决了一系列难题,包括漂移管的标定、安装和准直调整,形成一整套流水线式的预准直流程,最终漂移管预准直的精度优于物理设计指标,可为同类别的准直测量提供参考。     

BRISOL谱仪关键技术研究

HI-13串列加速器升级工程在线同位素分离器（BRISOL）需对同质异位素进行分辨,谱仪设计质量分辨率为20 000,是很高的技术指标,对离子源、高压、分析磁铁、四极透镜等设备均有很大的挑战。本文详细介绍了BRISOL谱仪关键技术及其测试结果。能散对谱仪的质量分辨率影响较大,BRISOL谱仪设计采用异能大小铁结构消除能量色散。离子源采用表面离子源,并采用三电极引出系统,中间电极电压可调用以优化束流品质,优化后离子束RMS发射度好于3.8 πmm•mrad。分析磁铁采用表面线圈进行磁场垫补,垫补后积分场均匀性好于3.5×10^-5。为修正像差,大分析磁铁安装了β线圈和γ线圈,同时,在分析磁铁前后共设置了4台电六极透镜。     

100 MeV紧凑型回旋加速器主磁铁的三维磁场有限元分析技术

100 MeV紧凑型回旋加速器主磁铁的几何结构十分复杂,但为了形成加速器束流动力学所要求的磁场分布,本文对初步设计的磁铁进行必要的简化。综合采用各种适当的三维有限元网格剖分技术,对该磁铁的磁场进行数值分析,计算精度满足加速器物理设计的要求。     

上海光源增强器注入引出系统物理设计

介绍了上海光源增强器注入引出系统物理设计.在增强器注入中,跟踪结果表明闭轨校正后增强器的水平和垂直接受度分别约为23πmm·mrad和37 πmm·mrad,均远大于直线加速器引出的9 πmm·mrad(3σ),可保证较大的注入效率.在增强器引出中,三个Bump铁能形成-个较好的凸轨,凸轨中心高度10 mm,选择将切割板置于距增强器中心轨道15 mm处,引出束中心22 mm.     

CYCIAE-30回旋加速器主磁铁液压举升系统

研究设计了CYCIAE-30回旋加速器主磁铁液压举升系统的油路结构和控制系统,并说明了它的工作原理.6年来的实际使用情况证明,该系统各项功能指标均达到了设计时的要求;油缸的实际最大工作行程为850 mm,8个齐缝定位销回位重复定位精度为±0.01 mm,两油缸同步精度可控制在5～10 mm.该系统运行安全可靠,操作简便灵活.