基于多注速调管的S波段9 MeV能量可调加速管设计与研制

设计了一种S波段9 MeV驻波电子直线加速管。工作频率为2998 MHz,管长为780 mm。其使用3.1 MW多注速调管作为微波功率源,最大工作比可达到2‰,同时通过调节加速管输入功率及电子枪高压,可实现打靶电子束能量连续可调,可应用于无损检测领域,为工业探伤提供合适的能量、提高探伤效率。本文以工业领域常用的9 MeV/6 MeV能挡为例进行仿真设计及束流测试。     

X波段6 MeV驻波电子直线加速管设计与研制

介绍了以2.2 MW多注速调管作为功率源设计的X波段驻波轴耦合加速管,工作频率为9.3 GHz,工作模式π/2。借助CST优化加速管微波加速结构,实现靶区俘获能量最高6.3 MeV,粒子俘获效率为40.3%,束流流强为120 mA,管芯总长为335 mm(包含电子枪及转换靶),相比现有以1.5 MW磁控管驱动的近700 mm长X波段加速管,总长缩短52%。基于本设计完成腔体加工并进行了腔链调谐,加速管冷测参数与设计参数吻合。     

电真空器件

介绍了一台1.5MeV 的 C 波段便携式无损电子直线加速器的全密封加速管的设计、微波冷测和研制,热测结果表明该加速管满足加速器的设计要求。参2     

S波段同轴耦合结构驻波加速管设计与仿真

随着术中放疗、FLASH放疗等医疗技术的发展,对医用电子直线加速器的技术要求更高,本文设计了一款适用于FLASH放疗的中高能S波段同轴耦合驻波加速管。其同轴耦合结构结合了边耦合结构稳定性高和传统轴耦合结构对称性好、易于加工装配等优势。该结构有利于设计外形尺寸更加紧凑的,易于维护和低成本的中高能加速管,适用于新一代中高能医疗加速器。通过CST仿真优化后的同轴耦合加速管整体Q值达到了17024,分路阻抗达到163 MΩ/m,整体性能优于轴耦合结构并十分接近边耦合结构。通过粒子动力学仿真,该加速管束流输出能量大于18 MeV、脉冲流强达到295 mA、俘获率为42%。     

C波段10 MeV驻波电子直线加速管的优化仿真

为提高加速器整机小型化程度,本文对已有C波段10 MeV加速管进行了模拟优化设计。通过光速段腔体腔型优化设计提高单腔有效分流阻抗,实现加速效率提升,使腔链总长缩短;通过优化聚束段使腔链整体性能满足设计要求。优化后加速管腔链总长由原来的652降至492 mm,并且能量、剂量率、脉宽等参数满足设计要求,后续将对优化后的加速管进行工艺和热测验证。     

国内首台10MeV 22kW工业辐照直线加速器通过测试

由中国科学院高能物理研究所自行设计研制的S波段10MeV 20kW工业辐照行波电子直线加速器于近期通过了中国计量科学研究院测试，加速器束流能量为10.3MeV，平均功率为22．1kW。     

CZT探测器低噪声读出电路设计

采用TSMC 0.35 μm CMOS工艺,设计了CZT探测器低噪声读出电路链和一款多通道能量读出ASIC,该电路将应用于8×8 CZT像素探测器的能量读出.给出了系统框图及低噪声能量读出电路链,分析了低噪声技术策略.实验结果表明,能量分辨范围为20 keV～4 MeV,等效噪声电荷(ENC)小于150个电子,电荷转电压增益为9.2 V/pC,非线性度小于3％,多通道串扰小于10个电子,满足设计需求.     

50GHz高效率螺旋线通信行波管研究

针对50 GHz通信行波管高通量卫星上行链路的应用背景,通过仿真计算和样管试制对Q/V波段螺旋线行波管总效率和线性工作效率的提升开展技术研究。在确定行波管电参尺寸、电子注互作用后,采用三级降压收集极,在收集极电子入口处设计“偏心”带“挡板”结构,实现电子注能量回收并抑制返流,研制出总效率优于40%、饱和输出回退6 dB效率优于20%的50 GHz螺旋线行波管。     

电子和中子辐照n型6H-SiC的光致发光谱

对用电子能量为1.7, 0.5和0.4MeV的电子辐照和中子辐照后的n型6H-SiC样品进行低温光致发光研究. 对于Ee≥0.5MeV电子辐照和中子辐照后的样品,首次发现了位于478.6/483.3/486.1nm的S1/S2/S3谱线.对样品进行热退火研究表明S1/S2/S3谱线在500℃下消失,而退火温度高于700℃时D1中心出现.考虑到产生C空位和Si空位所需的位移阈能以及热退火行为,说明S1/S2/S3为初级Si空位初级缺陷,而D1中心为二次缺陷.     

电子和中子辐照n型6H-SiC的光致发光谱

对用电子能量为1.7,0.5和0.4MeV的电子辐照和中子辐照后的n型6H-SiC样品进行低温光致发光研究.对于Ee≥0.5MeV电子辐照和中子辐照后的样品,首次发现了位于478.6/483.3/486.1n m的S1/S2/S3谱线.对样品进行热退火研究表明S1/S2/S3谱线在500℃下消失,而退火温度高于700℃时D1中心出现.考虑到产生C空位和Si空位所需的位移阈能以及热退火行为,说明S1/S2/S3为初级Si空位初级缺陷,而D1中心为二次缺陷.     

电子和中子辐照n型6H-SiC的光致发光谱

对用电子能量为1.7,0.5和0.4MeV的电子辐照和中子辐照后的n型6H-SiC样品进行低温光致发光研究.对于Ee≥0.5MeV电子辐照和中子辐照后的样品,首次发现了位于478.6/483.3/486.1n m的S1/S2/S3谱线.对样品进行热退火研究表明S1/S2/S3谱线在500℃下消失,而退火温度高于700℃时D1中心出现.考虑到产生C空位和Si空位所需的位移阈能以及热退火行为,说明S1/S2/S3为初级Si空位初级缺陷,而D1中心为二次缺陷.     

等离子体加速器继续发展

伦敦帝国学院的Karl Krushelnick小组把高功率激光聚焦到氦喷气束内,将电子加速至300MeV,较以往的能量提高三个数量级。然而他们发现,当激光能量增加时,电子加速的机理改变。要把粒子加速至吉电子伏范围,常规加速器的长度必须几百米或更长。激光产生等离子体可成为下一代台式加速器的基础,因为它     

0.18μm自偏置锁相环抗单粒子辐射加固技术研究

设计了一款抗辐射自偏置锁相环(PLL),对PLL电路中关键逻辑进行单粒子效应分析,找出敏感节点,再对这些节点进行加固设计。该PLL电路用SMIC 0.18μm 1P4MCMOS工艺实现了设计。加固后的电路在中国原子能科学研究院核物理研究所,选择入射能量为206MeV、LET为37MeV·cm2/mg的72 Ge离子进行了单粒子辐射试验。PLL未发生失锁现象,能够满足航天应用的需求。     

电子感应加速器的加速电荷测量系统设计

阐述针对缺乏小型电子感应加速器密封加速管状态下的加速电荷检测手段,提出依据加速电子与靶相互作用产生电流的机制来计算加速电荷量。设计了基于FPGA的靶电流测量系统,根据实验结果计算加速电荷量为3.02×10^-8C。     

单能电子穿过白云母后能量响应的MC方法与理论方法比较

利用蒙特卡罗方法模拟0.2065MeV单能电子在穿过相同厚度但不同比重的白云母片之后的能量响应。模拟结果显示：在穿过厚度均为100μm比重分别为2．78、2．835、2．955、3．05、310g／cm3的白云母片时，不仅单能电子的能量减小，还伴随着严重的能量歧离现象，随着白云母的质量厚度增加，能量歧离值会增大，导致谱线能量分辨率变差在MCNP5程序中与理论方法计算验证中一致。     

AFM在团簇物理研究中的应用

在HI-13串列加速器上首次实现了对碳微集团的加速，得到了MeV级的碳微集团束C2-C4。为了比较，也加速了C1。对产生的碳的微集团束进行了测量，并用它们对CR-39塑料核径迹探测器进行了辐照。利用原子力显微镜对C-C4在CR-39中的径迹进行了观测。得到了C1的径迹深度和孔径随能量的变化以及在同一能量下，C1-C4的径迹深度的差别等十分有意义的信息。     

Ku波段高效率脉冲行波管的研制

简要介绍了Ku波段高效率脉冲行波管的设计、CAD计算和测试结果。通过对电子枪、聚焦系统、慢波电路、电子注和慢波线高频场大信号互作用的计算、收集极的设计,获得了符合新雷达系统技术指标要求的整管。实测结果为:在Ku波段2 GHz频带范围内,等激励、脉冲输出功率大于2.2 kW、效率大于30%。     

12MeV电子辐照在硅器件中的应用

在硅器件制造中,用电子束辐照代替扩金等工艺以控制少子寿命,近年来引起了人们很大的兴趣.十几年来美国西屋、G.E.公司发表了很多有关高能加速电子辐照硅功率器件以控制少子寿命的文章.我国自1980年以来,也有一些高校、研究所和工厂对能量如1.3MeV和3～5MeV的电子辐照进行了研究,并初步用于某些硅功率器件生产线上.全面衡量各参数,12MeV电子辐照比低能电子或Co-γ辐照更有利于器件全面参数的最佳化.特别对于快速     

清华大学X波段兆瓦级同轴磁控管的研制进展

在过去的十余年中,清华大学加速器实验室致力于X波段同轴磁控管的研发。自2012年成功研制出X波段1.5 MW同轴磁控管(XM-2012)以来,坚持在物理设计、加工工艺和老炼测试等环节进行深入研究,在原有基础上迭代优化出MGT3、MGT4等型号的同轴磁控管,最新样管峰值功率达到1.7 MW以上,与新研发的X波段加速管集成,研制出高稳定性紧凑型加速器系统,剂量率达到800 cGy/min(1 m)以上,达到与S波段加速器系统同等水平;同时对磁控管锁相理论和功率合成进行了大量研究,并在此基础上发展出平行阴极磁控管,将X波段磁控管的输出功率提升到S波段磁控管水平,为进一步拓展X波段高功率磁控管的应用打下了坚实的基础。     

n型LPE GaAs层中几种电子辐照缺陷的研究

用DLTS法结合C-V法,研究了不同能量的电子辐照(0.5MeV,1MeV,5MeV)在n型LPE GaAs层中产生的E_3、E_4、E_5和P_1、P_2、P_3等缺陷的引入率及其在400—550K范围内的等时退火行为.由引入率与电照能量的关系推断,P_2、P_3两缺陷是与两个以上原子位移有关的缺陷,而不是象E_3、E_4、E_5那样的单原子位移缺陷.5MeV电照下,E_3与E_5的引入率分别是0.5-MeV电照的13倍和9倍,而在这两个能量下,E_4的引入率之比却是55倍.这说明E_4不仅可以由电照直接引入,也可以由较大能量电照产生的某种多位移缺陷的分解而引入.