二单元四极透镜实现x,y平面同时腰腰传输的图解设计方法

本文提出一个对于具有初始发散度的粒子束流在四极透镜对的作用下,实现x,y平面同时腰腰传输的图解设计方法。理论包括图解法和传输矩阵方法以及设计图表。文章还给出能量为100MeV,初始发散度为0.04πmc·cm的电子直线加速器的束流传输线设计的具体实例,以示上述理论之应用。     

400 kV强流中子发生器的物理设计

对400 kV强流中子发生器进行了物理设计。采用Poisson/Superfish软件对中子发生器高压电极和加速管的电场分布进行了模拟,结果显示,各关键区域的空间电场最大值远低于击穿电场限值。以强流束旁轴包络方程为基本模型,发展了强流束传输系统束包络的计算机模拟程序IONB1.0,模拟了中子发生器传输系统中40 mA的D束流包络。结果显示,设计方案中所采取的两间隙高梯度加速结构有较强的聚焦性能,能有效抵消强流束空间电荷效应造成的束流发散,加速管出口处的束包络半径约3 cm,由加速管出口处的空间电荷透镜和三重四极磁透镜组成的传输系统能将束流聚焦在约140 cm处的靶上,且束斑直径小于2 cm。     

1.2m迴旋加速器束流输运线性能的改进

四川大学1.2 m迴旋加速器的一条束流输运线是由磁四极透镜对、15°偏转磁铁、93°分析磁铁系统组成,如图1所示。我们采用的TRANSPORT-EM程序是一个运行在微型计算机IBM-PC/XT及其兼容     

带有反切割器的JAERI/KEK中能束流传输线的设计(英文)

在JAERI/KEK强流质子加速器工程中,中能束流传输线对于减少束流损失起到十分重要的作用。由于现在DTL加速器要求更低的束流损失,使我们必须进一步减少切割器在瞬态期间的束流损失。为此,设计了带反切割器的中能束流传输线。这条3.5米长的传输线由9个四极透镜、3个聚束器和4个切割器与反切割器组成。它完成两个任务:把来自RFQ加速器的束流匹配注入到DTL的接受度空间内;切割产生束流间隙,以便把束流注入到直线加速器后面的快周期同步环中。由于采用切割器和反切割器,可以获得干净的束流切割,消除瞬态期间的束流损失。给出了详细的束流动力学分析。     

脉冲离子束流聚焦装置的研制

用小型化的质量分析系统进行脉冲离子束流实验研究时,从真空弧离子源中引出的束流脉冲幅度大、能量低,由于空间电荷效应使脉冲束流发散度很大,使得离子束流成分分析的不确定度增大。为克服在有限的空间范围内脉冲离子束流聚焦的困难,研制了一种新的双限束光阑三膜片透镜离子束流聚焦装置。双限束光阑着重减少束流发射度,三膜片透镜则适合小尺度空间的脉冲束流聚焦。计算机模拟的结果符合这种大脉冲离子束流聚焦的设计思想。磁质谱仪应用该聚焦装置后,发散到质量分析器分析盒上的脉冲离子束流幅值从未加聚焦前的115 mA减少至0.06 mA,脉冲离子束流质量分析的不确定度降低。     

100 MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计

100MeV强流回旋加速器要求引出质子束流强达到200μA,并计划提供脉冲束流。为达到高的平均流强,并具有提供脉冲束的能力,轴向注入系统的设计有两种方案,即对应于1#和2#注入线,如图1所示。电荷力的光学计算程序TRANSOPTR,匹配不同中性化程度的注入束流光学特性。从离子源出口到螺旋型静电偏转板出口的连续匹配计算结果表明:所设计的注入系统可有效地控制束流包络,减少束流损失,将束流注入到100MeV回旋加速器的中心区;还完成了1#线上x-y导向磁铁、螺线管透镜、聚束器和四极透镜的设计。100 MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计@姚红…     

CYCIAE-30医用回旋加速器束流输运系统升级改造

在中国原子能科学研究院CYCIAE－30医用回旋加速器现有的束流输运系统的基础上，根据气体靶生产新品种医用同位素的技术要求，用TRACE－3D对束流输运系统的升级改造方案进行设计，包括束流线的总体布局和光学设计。根据束流光学设计的结果，〖JP3〗设计了新增束流线的磁四极透镜和偏转磁铁。     

230 MeV束流输运系统研制进展

<正>中国原子能科学研究院回旋加速器研究设计中心正研制一套质子治疗加速器及后端系统,其中后端系统主要由质子束流输运系统、治疗头、旋转机架、治疗床及病人定位系统等构成。质子束流输运系统的主要功能是根据病灶的尺寸和位置,利用降能器和能量选择系统调整加速器引出的质子能量,并通过四极透镜等元器件控制束斑     

空间电荷中和透镜的研究

文章从理论上研究了建立空间电荷中和透镜的物理基础。给出了这种透镜的焦距公式以及合理设计和使用透镜参数的一些因素。根据本文结果所设计的一台空间电荷中和透镜,作为一个强束流聚焦单元,已使用在强流实验台上,起到了聚束作用和与后级光路系统的匹配作用。     

静电双圆筒透镜、单透镜的一种传输矩阵计算方法

在高压型多种加速器里,常用双圆筒和单透镜对束流进行加速和聚焦,这两种电透镜又经常被安装在离子源引出电极附近,这里粒子所获得的能量低,束流较强,空间电荷效应明显。文献[1、2]较好地讨论了某些电透镜中束流光学的一种传输矩阵法,文献[3—5]用成象光学法讨论了双圆筒、单透镜的成象光学参数;文献[6—8]用求解Laplace方程的方法将等径     

强聚焦圆柱形四极电透镜

在JM-400静电脉冲加速器中,安装在大三通闸阀后面的圆柱形四极电透镜具有强聚焦的功能,可以将φ30 mm平行离子束会聚成φ5 mm以下的束径。双元四极电透镜的透镜见图1。八个电极用1Cr 18 Ni 9 Ti制成,每个电极长60 mm,宽28 mm,用螺栓均匀地固定在绝缘壳体上。两组电极边缘相距24 mm。透镜绝缘壳体用螺栓同轴安装在铝合金外壳内,使其工作时保持真空。绝缘壳体是四极电透镜的关键零件,它要支撑八个电极构成内径φ40_0~(+1.0)mm的同轴     

极尖断面为折线的四极透镜磁性能研究

对传统双曲线极尖的四极透镜进行了磁性能分析。在此基础上，提出了极尖断面为折线的四极透镜结构。磁场的数值分析以及测量结果表明：该结构产生的场梯度均匀，且具有磁场集中、磁场梯度高、便于加工和安装的对称性控制等优点。该结构的四极透镜已用于ＣＹＣＩＡＥ－３０回旋加速器和ＨＩ－１３串列加速器束流输运线之中     

CSRe分子离子研究装置低能传输线物理设计

本文完成了CSRe分子离子研究装置低能传输线的物理设计。采用Poisson/Superfish软件对150 kV倍压型高压加速器的电场分布进行了模拟,结果显示,加速器各区域空间电场强度均远低于击穿电场强度限值。利用Beampath程序对离子源引出的分子离子束在高压加速器中的传输进行了模拟,束流包络显示,加速区电场对分子离子束具有较强的聚焦作用,加速管出口束斑尺寸较小。采用Trace-3D程序设计了高分辨能力的磁分析系统和RFQ加速器的注入匹配段。通过Beampath程序的模拟,分析出了质量数为150的分子离子束,并由三单元四极透镜实现了分析束流与直线加速器RFQ的注入匹配。     

HI-13串列加速器的部分管道光学计算

如图1所示,由HI-13引出的束流聚焦在第一狭缝S_1处,通过90°偏转磁铁M_1又重新聚焦于S_2处。S_1与S_2分别为M_1的两侧焦点,距磁铁出入口为2R距离,R为M_1的中心偏转半径。通过S_2后经4.27m的漂移空间进入第一对双四极透镜Q_1与Q_2,再经0.3m的短漂移空间进入单聚焦开关磁铁M_2,这即是分管道前加速器束流传输安排。表1列出偏转磁铁M_1与开关磁铁M_2的指标。     

漂移管直线加速器电磁透镜电源的样机研制

在漂移管直线加速器（DTL）中束流的聚焦问题是通过漂移管中嵌入四极透镜来解决,如果采用常规的直流激励磁铁会引起漂移管的热变形。本文介绍了采用脉冲方波激励源的电路拓扑结构可行性方案,通过计算机的仿真模拟,并进行了电源样机的制作,其测试结果与理论分析一致,验证了该方案的可行性。     

强流RFQ注入系统研制

本文介绍研制的强流RFQ注入系统。系统包括强流离子源、聚焦透镜、束流切割器等,注入系统在RFQ入口处形成了束流能量75keV、流强42mA、α参数为1．79、β参数为0．0596mm／mrad、束流脉冲频率1-100Hz、束流占空比1％-100％、发射度小于95．2πc mm mrad的质子束,可满足强流RFQ对束流注入品质的要求。     

加速器-电镜联机的离子光路及其调整方案

离子辐照引起的材料微结构变化是一个复杂的过程,用加速器-电镜联机装置可原位观察载能离子束辐照引起的材料微结构演变.武汉大学加速器-电镜联机装置由1台2×1.7 MV串列加速器、1台200 kV离子注入机和1台200 kV透射电镜组成,通过自行设计的传输系统实现联机.本文介绍联机装置的光路布局,给出了静电加速器离子动力学计算程序LEADS(linear and electrostatic accelerator dynamics simulation)优化计算的结果,提出了两种改进方案,并用LEADS对改造后的加速器-电镜联机中离子运动进行了计算.结果显示,调整现光路二单元四极透镜的同时,在200 kV注入机90°偏转磁铁至电镜之间增加1个二单元静电四极透镜,将提高该系统中离子束传输效率.     

静电透镜模拟计算

BRIF-ISOL系统质量分辨的设计值为20000,束流传输元件会对束流的光学性能产生重要影响。BRIF—ISOL系统束流传输元件主要采用静电透镜元件。本工作采用数值计算方法,对静电四极、静电六极和鼠笼式静电多极透镜的电场进行模拟计算。     

大功率辐照加速器磁场系统研制

针对10MeV大功率辐照加速器研制的需求,对其磁场系统进行研制,此磁场系统由聚焦系统和扫描系统组成。根据束流加速输运的磁场要求,进行了磁场设计、模拟计算。聚焦系统由6个聚焦线圈组成,每个线圈约束磁场的径向均匀区为4cm,为加速管聚束段提供横向约束磁场,实测磁场分布与束流要求计算曲线分布基本吻合。扫描磁铁采用分体结构,扫描宽度为±334mm,最大扫描频率为15s^-1,通过优化磁极结构,使扫描均匀度达到92%。磁场系统各项性能均满足10MeV电子直线辐照加速器的技术要求并稳定运行至今。     

利用高温超导体聚焦强流相对论电子束的研究

介绍了利用ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束,把超导透镜研制成圆锥形,两端口内径分别为φ６０ｍｍ和φ４０ｍｍ,透镜长１００ｍｍ,壁厚４ｍｍ,其陪衬样品超导特性Ｔｃ≥９０Ｋ,Ｊｃ≥１５０Ａ／ｃｍ＾２。实验研究采用两套方案,结果表明,超导透镜具有明显的聚焦效果,并可用效控制束流强度分布,使被聚焦电子在束横截面上的强度均匀分布。