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…     

负氢离子源控制系统

控制系统对于加速器的整体运行起着至关重要的作用,本文介绍一新离子源实验台架的控制系统,它是在中国原子能科学研究院原有10mA离子源基础上建立起来的负氢离子源,目标是实现束流流强15~20mA。     

15-20mA负氢离子源的设计

制约强流质子回旋加速器技术发展的一个主要因素是离子源的束流强度以及束流品质，为提高引出流强、改善束流品质，中国原子能科学研究院一直致力于离子源的发展。2000年建成了平均流强5．2mA的负氢离子源，束流发射度达到了0．65πnm-mrad，2004年建成了高于10mA的负氢离子源。为进一步提高束流流强，满足中国原子能科学研究院串列加速器升级工程的需求，在原有10mA负氢离子源基础上设计1台新的离子源，将平均引出束流提高到15-20mA。     

100 MeV强流回旋加速器中残留气体引起的束流损失研究

在回旋加速器加速负氢离子的过程中,由于磁场的洛伦兹力剥离以及真空条件引起的束流损失,是制约加速器最终束流强度的关键因素。束流损失除了导致引出流强降低外,在强流情况下更严重的是加速器内部放射性剂量的增加,给机器的运行维修带来困难,同时,损失的束流轰击加速器内部的某些部件,将导致机器的稳定运行问题。对回旋加速器中残留气体引起的束流损失的机理研究,在理论上解决强流负氢回旋加速器中残留气体引起的束流损失问题,从而对回旋加速器的真     

负氢离子等离子体源

本文叙述了乌克兰科学院物理研究所研制的负氢离子源物理过程的理论与实验研究结果。这是一个带有热阴极和垂直于磁场引出Ｈ＾－离子的反射放电离子源。在理论工作部分，根据给定的阴极电流和电子能量、气体压强及放电几何条件，计算了气体放电的等离子体参数。包括Ｈ＾－离子浓度在内的等离子体参数是在考虑了放电室体积内和表面上的主要碰撞反应后对玻尔兹曼方程进行数值解的基础上确定的。     

15-20mA负氢离子源调试进展

离子源是所有加速器中的最关键部件之一,因离子源能够达到的水平在许多方面限制着整个加速器所能达到的指标。为提高束流流强、改善束流品质,中国原子能科学研究院申请了关于离子源的一个科研项目,该项目在中国原子能科学研究院原有10mA离子源基础上建立负氢离子源,实现束流流强15~20mA。     

医用回旋加速器CYCIAE-30束流线升级改造

CYCIAE-30为中国原子能科学研究院于1994年研究建成的我国第1台医用强流回旋加速器，多年来，每年开机供束时间约为5000h，基本上满足了国内各医院定期批量供应^18F、^201T1、^68Ge等医用放射性同位素的需求。目前，中国原子能科学研究院承担核能开发科研项目“同位素与辐射应用关键技术研究”，在原有配套束流输运线的基础上开展了束流输运系统的升级改造方案设计，增加了气体靶生产线以生产新品种医用同位素。     

澳大利亚的国家医用回旋加速器

[澳大利亚《核领域》1988年第4卷第1期第29页报道]雷克斯·博伊德先生著文,介绍将建在悉尼皇家艾尔弗雷德王子医院的,澳大利亚第一台医用回旋加速器及其辅助设施。摘译如下。     

医用回旋加速器的选择

第二次世界大战以前,当时还没有反应堆,但是已经知道用人工方法制备放射性同位素,这时回旋加速器是实际上可用来制造人工放射性同位素的唯一工具。早期应用的放射性同位素实际上绝大多数是靠回旋加速器提供的。第二次世界大战以后,由于核反应堆的迅速发展,反应堆制造的同位素的数量和品种比加速器制造的要多,而且价格也便宜,因此很长一段时间对于用回旋加速器来制备放射性同位素未予以足够重视。     

100 MeV回旋加速器中心区实验台架上离子源磁铁布局设计

为逐步研究掌握强流负氢离子源技术，“十一五”期间，将完成15-20mA强流负氢多峰离子源的技术研究设计。为此目的，在原有离子源以及参考TRIUMF离子源的基础上，重新设计了1台离子源。本文主要介绍其磁铁的布局设计。     

回旋加速器脉冲化实验系统的物理设计

利用现有强流负氢离子源实验台架，充分考虑现有注入线和中心区的设计，建立强流脉冲化实验装置，将几十至百keV量级的强流束进行脉冲化，将70MHz（中心实验台架10MeV紧凑式回旋加速器的高频频率）连续波负氢束脉冲化为重复频率1～8MHz，脉冲宽度约为10ns。     

CSNS强流负氢离子源及其改进

中国散裂中子源（CSNS）的离子源是1台强流负氢离子源,该离子源负氢束流的能量为50 keV,负氢流强可达40 mA,束流占空比最高为1.25%（重复频率为25 Hz,脉宽为500 μs）。目前该负氢离子源已投入到CSNS中使用。由于等离子体放电电极受带电粒子溅射的缘故,在1.5%（25 Hz,600 μs）的占空比、负氢流强30 mA运行下,离子源的寿命约为30 d。为提高离子源使用的稳定性,对离子源进行改进优化,提高了离子源的运行效率和稳定性。     

负氢离子的产生机制及注入技术的研究

为了推动强流回旋加速器技术的发展,强流负氢离子的产生与高效率的注入是应首先解决的关键问题。此课题从2001年开始,在原有轴向注入试验台架的基础上进行技术改造,包括系统的束流动力学计算、关键结构的重新设计、供电系统更新改造、束流测量设备的完善及加艳条件的出束试验等,计划用两年的时间使负氢离子束流达到10mA以上,并使束流品质有明显改善。 2001年,回旋加速器工程组围绕这一任务,有计划地完成了如下工作。 1）在不同弧状态下,对引出电极的结构、引出束流的特性进行了研究,并进行了优化,基本确定了合理的结构方案;     

16 30MeV医用回旋加速器束流输运系统升级改造设计

中国原子能科学研究院研究建成的我国第1台强流医用回旋加速器CYCIAE-30是1台能量在15～30MeV范围内连续可调、加速负氢离子、双向剥离引出质子束的紧凑型回旋加速器，自建成供束以来，已基本做到按照国内各医院需求定期批量供应医用放射性同位素。目前在原有液体靶、固体靶生产线的基础上，需增加气体靶以满足新的同位素生产的需要。     

医用回旋加速器高频控制系统设计

中国工程物理研究院流体物理研究所自主研制了用于医疗诊断的PET医用回旋加速器。为满足该医用回旋加速器安全、稳定运行的要求,采用了不带低电平控制功能的高频系统,避免了直接接触高压的危险。选用西门子的S7-1500可编程控制器为前端控制器,完成了系统工作频率的精确扫描,实现了高频系统相位稳定、幅度稳定、安全联锁等。该系统连续运行的结果表明：控制系统的设计满足加速器运行及调试要求,为系统的稳定运行提供了支撑。     

小型医用回旋加速器工程化、标准化技术研究

目前,中国原子能科学研究院已研发出适用于PET的小型回旋加速器CYCIAE-14,为适应医院单独使用及即时药物配送中心的需求,本文对CYCIAE-14加速器开展了工程化、标准化研究：将离子源和注入线由安装于加速器上方改为下方,使加速器实现自屏蔽结构;主励磁线圈由原来几十路水电接头改为两路,提高可靠性;所有电源采用工程化设计,减小电源体积,实现紧凑、使用便捷、信号控制快速传输的功能;主真空统一采用冷泵,保证真空室的洁净度;所有线缆布置规范化、工程化;水路管道标准化、接头快捷、统一;生产靶采用大体积、高效率结构,实现国产化。并在上述工程化、标准化技术研究与实践的基础上,制定、颁布了国标GB/T 34127-2017,为我国核医学“一县一科”的普及发展起助推作用。     

15-20mA负氢离子源的磁场测量

多峰场结构的离子源是体产生负氢的一种重要的离子源，它能够产生高流强、高品质的负氢束流，这对发展强流质子回旋加速有重要作用。     

中子管用PIG负氢离子源及其束流引出实验研究

PIG离子源用于中子管引出正离子,但在使用过程中存在一定问题,如单原子离子比低、靶材料溅射严重及功耗大等。为解决这些问题,提高中子管的寿命和稳定性,本文设计一种中子管用PIG负氢离子源,并对其束流引出进行实验研究。分别测量了离子源的磁场、不同阴极材料及引出阴极离子发射孔径对引出负氢离子束流的影响。实验数据表明,该负氢离子源可用于制作性能指标良好的中子管。     

100MeV强流负氢回旋加速器中心区模型设计

在中国原子能科学研究院提议的串列加速器升级工程中,将建造一台100 MeV强流负氢回旋加速器。作为必要的预先研究,我们计划研制其中心区模型,磁钢度为0.455 T·m。该中心区模型可将负氢离子加速到10 MeV,除了作为强流回旋加速器的先进技术研究外,还可用于生产PET常用的超短寿命放射性核素:~(11)C、~(13)N、~(15)O和~(18)F,由于它的高流强,将会有更高的放射性核素产额,预计一台这样的加速器,将能满足国内任何一个城市对~(18)F的需求。