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。     

医用回旋加速器内部负氢离子源实验

医用回旋加速器使用内部负氢离子源,可简化整机结构,节省造价。回旋加速器工程组基于负PIG离子源的工作原理和现有的实验条件,研制了1台内部负氢离子源,并进行了出束实验,在实验条件受到各种限制的情况下,引出的束流达到了160 μA。     

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。     

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。     

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。     

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;     

9 强流负氢离子源电源参数的精确测量

强流负氢离子源处在-30kV的高压电位上，供电系统包括：灯丝电源、弧压电源、吸极电源、等离子体极电源和IS偏压电源。这5套电源能独立供电，独立调节，同时又相互关联，其相互关系如图1所示。     

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。     

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。     

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。     

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。     

100 MeV中心区试验台架中5kW法拉第筒的研制

法拉第筒是加速器束流诊断系统中的重要诊断装置，采用拦截法测量束流，可用来精确监测束流流强，是最常用的束流流强诊断装置。100MeV中心区试验台架束流的最高引出能量为10MeV，设计最大引出束流流强为500μA，因此，需功率为5kW的法拉第筒进行束流拦截和监测。     

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     

强流负氢离子源发射度测量仪研制

在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100 MeV回旋加速器采用18 mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100 MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。     

750KeV,50mAH—RFQ预注入器调整结果

文章介绍西德DESY研究所750keV负氢离子预注入器的调整结果。通过提高弧流,磁控管型H~-离子源可以引出18keV,60—80mA的H~-脉冲离子流。发现外部磁场可以在螺旋管内部感生一个方向大体相同的磁场。在低能输运段,离子束空间电荷中和所需的时间约100μs。在离子源引出束流约65mA时,经两对螺旋管聚焦和RFQ加速后可以获得能量为750±8.8keV,聚团半宽度约0.8ns,发射度约3mm·mrad,束流为52mA的脉冲H~-流;其中33mA以上的束流处于1mm·mrad以内。     

100 MeV回旋加速器中心区实验台架主磁铁的测磁仪和磁场测量与垫补

100MeV回旋加速器中心区实验台架是用于加速负氢离子的紧凑型回旋加速器装置，它的中心平面磁场分布范围跨度较大，要求作为检测磁场分布和磁场垫补惟一手段的磁场测量应具有很高的精度、稳定性和重复性。     

大体积负氢离子源的研究

本文报导了一个大体积混合多多会切点负离子源的电子和负离子的密度和温度。基于定标律做了等离子 的形成和损失过程的分析。分析表明，正离子到壁上的损失是主要的，尽管注意到定标律是ｎ＋∞Ｉ＾０．５７ｄ。然而，总的等离子体的损失与放电电流成线性关系，同理论模型吻合。     

火花氢离子源的等离子体特性研究

提出了氢离子源等离子体的一维动态CRAM（collisional radiative atomic and molecular）模型，计算了非平衡态（NTE）下等离子体中分子、电子、离子、基态原子、激发态原子共9种粒子浓度以及电场强度、气体温度和电子温度在一个脉冲内随时间和轴向空间的分布。计算表明：氢离子源中粒子分布在轴向极不均匀，阳极附近有很高的粒子浓度；氢原子离子占总离子数的93．9％，与文献值相符；巴耳末系谱线强度与文献值符合较好。