超级质子-质子对撞机中束流热屏模型的热力学性能分析

束流热屏是高能对撞机的关键部件之一,用于转移管道内同步辐射、镜像电流和电子云引起的热负载,并通过在束流热屏壁面上的排气孔将管道内气体从管道内吸附到真空室壁,保证管道内的真空度。在低温条件下,束流热屏排气孔面积等参数的确定及不同工作温度下束流热屏的真空性能和传热性能优化是束流热屏结构设计的关键问题,也是新一代粒子加速器真空系统设计的难点之一。本文基于ANSYS模拟结果,在确保束流热屏良好传热性能的同时,优化束流热屏的排气孔面积等结构参数,提高束流热屏的排气能力,最终为超级质子-质子对撞机粒子束流的运行提供良好的真空环境。     

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。     

欧洲强子对撞机创造新纪录

【新浪网2009年12月11日报道】据国外媒体报道,世界最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机（LHC）于2009年11月30日创造了一项新的世界纪录,对撞机内的两束质子流被加速至1．187／亿电子伏特的能级,     

透射电离室作为低能质子束流监测器的研究与应用

为有效监测低能质子的束流强度,研制了一种透射型电离室,用于HI-13串列加速器上低能质子束流的监测。研究了它的基本计量学性能,结果表明,各项性能均满足工作级电离室的要求。与传统的侧向束流监测用金硅面垒探测器测量结果相比,基于同向测量的透射电离室作为监测探测器明显优于金硅面垒探测器,提高了测量结果的准确度。     

基于Geant4模拟的质子治疗束配系统的束流光学设计

质子治疗中为减小对肿瘤周围正常组织的损伤而对病人进行多角度照射时,通常采用旋转机架传输质子束流并且要求束流在旋转机架等中心处形成圆束斑。而同步加速器引出束流具有明显的不对称特点给等中心处圆束斑的实现带来困难。分别针对在旋转机架入口的真空窗处满足圆束流法、等中心处满足圆束流法和不采用圆束流法等三种方案进行了束流光学设计,并利用蒙特卡罗软件Geant4模拟分析不同方案下束流经过旋转机架、治疗头和人体在等中心处形成的束斑。结果表明,三种束流光学设计方案中束流在旋转不同角度情况下在等中心处的束斑均接近圆形,在采用圆束流法的两种方案中实际束流分布与圆束斑的差异相对较小。     

质子-中子相互作用与壳模型配对近似

质子-中子相互作用和质子-中子配对是原子核结构中有趣的问题。本文指出,经验上由结合能提取的质子-中子相互作用和壳模型计算得到的T=0质子-中子相互作用的计算结果很接近;计算中奇奇核和偶偶核的结合能应该附加一个额外项,这个额外项由质子-中子相互作用给出。自旋平行的质子-中子配对(角动量为9,同位旋为0)在96Cd的01+、21+、41+、61+、121+、141+和161+态以及92Pd原子核的01+和21+态中重要,而传统的SD配对近似对于01+和21+态的描述更合适。     

具有小世界和无标度拓扑的束流输运网络中束晕-混沌的同步与控制

针对噪声对混沌系统同步的影响的研究有很多，结果发现在一定条件下噪声这种无序的、随机的性质也能够驱动或加强混沌系统的同步。尝试在小世界网络SW模型和无标度BA模型的基础上构造束流输运网络，在束流输运网络中每个束晕一混沌系统的砣向量上都引入一噪声驱动项，     

SSRF储存环共架机构热-力耦合分析

上海同步辐射光源(SSRF)工程中,束流稳定性是提高SSRF性能指标的关键因素,影响束流稳定性的一个主要因素就是工作状态下温度变化引起的支架和磁铁的变形.本文以上海光源储存环共架机构为研究对象,采用参数化有限元法、借助有限元分析软件ANSYS WORKBENCH,对不同工况下的共架机构进行热-力耦合仿真,得出共架机构的温度场和应力场,为控制支架的稳定性进而保证上海光源束流稳定性提供依据.     

基于多元线性回归模型的中性束质子比分析

中性束质子比的高低对其注入等离子体后的加热效果具有重要的影响。实验中,强流离子源的灯丝电压、弧压、进气量等宏观运行参数决定了中性束质子比的大小。以东方超环中性束注入测试台束引出实验为基础,利用多元线性回归模型对引出中性束质子比进行分析,建立了影响中性束质子比的预测方程,并对该模型的正确性进行了检验。结果表明,中性束质子比可利用以灯丝电压和弧压为自变量的多元线性回归模型进行分析,灯丝电压是影响质子比的关键参数,弧压次之。     

在束流输运网络中强流离子束的复杂性及其控制研究进展

讨论了在束流输运网络中强流离子束在国防与民用等许多方面极其重要的应用潜力和诱人的发展前景。指出在束流输运网络中强流离子束形成的束晕-混沌的复杂性已经成为强流离子束应用中的关键问题之一;必须深入研究这类束晕-混沌的复杂特性及其产生的物理机制,并实现对束晕-混沌的有效控制。考虑到这是一个特殊的复杂的时空混沌的控制问题,解决这一难题已经成为强流离子束涉及的高科技领域、非线性-复杂性科学及复杂网络交叉领域中极富挑战性的一个新课题。最后,对上述课题当前的最新进展进行了评论,指出了该课题今后的研究方向。     

基于超级电容储能的中性束注入系统弧电源设计

弧电源是中性束注入加热系统中最关键的设备之一,它的性能决定了弧放电的稳定性及束流引出的品质。为提高弧放电稳定性,降低电网容量,减少对电网的冲击,弧电源拓扑设计采用了基于超级电容储能和开关电源技术的DC/DC变换器结构。利用多个IGBT功率模块并联工作,可提高电源工作频率,实现更快的动态响应速度。在详细分析电源工作过程的基础上,设计了滤波电路和电流快速转移电路,根据电源的要求和具体参数,由一阶RL电路的电流响应特性,精确计算出滤波电感的最小值。最后,利用Matlab对电源性能指标进行了仿真验证,结果表明电源性能完全符合设计要求。     

Performance of Diagnostic Neutral Beam for the HT-7 Tokamak

Diagnostic neutral beam (DNB), combined with spectral diagnostics, is employed to measure the ion temperature in HT-7. The factors affecting the extracted beam are studied in the experiment for the high performance diagnostic neutral beam. A 6.5 A extracted hydrogen current at 43 keV of 100 ms was obtained after optimization. The extracted beam has a proton ratio as high as 40%, and can penetrate into the core plasma after neutralization to measure the ion temperature effectively.     

扫描式质子束剂量分布成像仪的研制及性能分析

在重离子癌症治疗技术中,保证重离子束的质量（均匀性、束斑大小和位置、能量等）非常重要。为满足临床对重离子束质量的要求,本文设计了一种新型质子束剂量分布成像仪。该剂量分布成像仪基于闪烁屏、镜面反射屏与光学信号采集装置,将重离子束通过硫氧化钆闪烁屏转化为可见光,通过采集可见光信号,对重离子束予以质量控制。同时通过精密的电动位移平台对闪烁屏、镜面反射屏与光学信号采集装置的相对位置进行遥控从而调整设备视野。结果表明,该剂量分布成像仪在布拉格峰后沿的能量分辨率为0.22 mm等效水深,空间分辨率为0.35 mm,对单一光源响应的均匀性在图像视野中心10 cm×10 cm的区域内为±3.5%,并可通过算法对测量结果进行修正。该剂量分布成像仪能完成对重离子束质量的各项关键指标的测试,可用于医用质子束的质量控制。     

快中子临界装置大厅辐射屏蔽门研制及性能验证

为提升快中子临界装置的实验能力,在实验大厅旁边扩建了附属建筑物,在实体连接位置形成了一个样品传输通道。为了保证工作人员的辐射安全,需要对通道进行屏蔽。采用蒙特卡罗方法进行屏蔽门的物理设计,确定了含硼石蜡为中子屏蔽材料,不锈钢为光子屏蔽材料。为保证硼在石蜡层上的均匀分布,防止石蜡内部形成空洞,采用了分层分次工艺进行屏蔽门浇铸。为保证屏蔽门对通道的有效覆盖,采用了分步工艺进行安装。辐射剂量监测结果表明,人员日常工作区域的辐射有效剂量为0.125 mSv/a,小于建设项目管理目标值2 mSv/a,远小于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定的放射性工作人员年剂量限值20 mSv/a,屏蔽门的研制满足设计和使用要求。     

EicC束团缺失时的束束效应研究

EicC（the highly polarized electronion collider in China）是由中国科学院近代物理研究所提出的极化电子-离子对撞机装置。在电子-质子对撞模式中,EicC的电子环（eRing）内有256个电子束团,质子环（pRing）内有448个质子束团。由于两个环内的束团数不同,当束流中的束团出现缺失时,束团缺失带来的影响会通过束束相互作用传递给多个电子与质子束团,进而可能会使束流不稳定。为研究束团缺失对束流稳定性的影响,本文使用束束相互作用模拟程序AthenaGPU进行了自洽的模拟研究。模拟结果显示,缺失电子束团不会使束流出现相干不稳定,但缺失一定数目的质子束团时会引起偶极或四极不稳定,且使对撞亮度迅速衰减。调节名义工作点后可使束流避开共振区,不再出现偶极或四极不稳定。     

大束流场发射阴极X射线管的阳极设计

采用蒙特卡罗软件和有限元分析软件分析了固定阳极X射线管中电子轰击阳极靶的能量沉积和热量传输过程,固定阳极由铜棒和钨片组成。研究了在不同形状、尺寸和占空比的电子束脉冲轰击下,阳极靶面不同厚度的钨片和相邻铜棒的温度上升过程。结果表明,钨片厚度存在最优值,但最优值与具体使用条件相关;在脉冲成像方式下,固定阳极靶能承受更强束流强度的轰击。因此,采用固定阳极靶方案,研制140 kV高压、10 mA以上电流、直径1 mm以下有效焦点的场发射阴极X射线管是可行的。     

磷屏成像的计量性能测试及其在大面积平面源均匀性评价中的应用

针对磷屏成像技术在放射性活度计量领域的应用需求,开展了磷屏成像响应的重复性、一致性、时间线性与活度线性研究。结果表明:成像灰度值重复性为8.6%(k=2),190mm×200mm的磷屏成像区域对于点状源的响应一致;磷屏成像的灰度值与照射的时间成正比,相同照射时间所产生的灰度值与源的发射率也成正比。以这些计量性能结果为基础,严格按照ISO 8769∶2010的均匀性评价规则对150mm×100mm的大面积源进行了均匀性测量,建立了定量和直观表达平面源均匀性的方法,从而为改善平面源的制备工艺,建立符合国际标准的大面积源计量器具提供了参考评估方法。     

中国粒子加速器的发展现状和趋势

我国的粒子加速器近20年来发展迅速,在加速器不同的类型、规模和应用方向上全面向世界先进水平靠近。本文以几个主要加速器研究或应用方向如先进光源、强流质子-重离子加速器、粒子对撞机、民生应用型加速器为主线,介绍其中几台典型装置的建设和发展,以及它们在国际上的地位和在相应学科研究中所发挥的作用。同时,也介绍我国在加速器物理和技术方面的快速进步,这些进步不仅对已经建造和正在建造的大型加速器装置是个极为重要的支持,也是加速器学科的自身发展,并为未来更先进的加速器装置的发展提供了可能性。本文对我国未来若干年的加速器事业发展作了展望,期望我国的加速器在10年后将全面处于国际先进水平,同时也对我国在激光等离子体尾场加速领域近些年来的飞速发展作一个简单评述。     

Calculation of Beam Intensity Distribution for the Neutral Beam Injection in EAST

Theoretical beam intensity distribution is derived for the neutral-beam-injection ion source with a multi-slot extraction in EAST. The beam intensity profile, b...     

电子束辐照聚二甲基硅烷的结构分析

在室温、真空条件下,利用加速器产生的高能电子束辐照聚二甲基硅烷（PDMS）试样,研究吸收剂量对其结构的影响。通过气相色谱质谱联用分析可知,辐照过程中产生了少量H₂和CH₄,且H₂的产率高于CH₄。FT-IR、激光拉曼光谱以及XRD分析结果表明,经超高剂量（MGy级）辐照后,聚二甲基硅烷的化学结构未发生明显变化,其晶态结构也未遭破坏。这些结果说明,PDMS具有异乎寻常的耐辐射性能,这可能归因于其主链上规整Si—Si键的σ电子离域运动所形成的σ共轭体系的特殊结构。