束流脉冲化系统中切割器的高频匹配设计

束流脉冲化作为加速器工程的一个重要组成部分,在核物理基础研究和核数据测量等方面有重要应用。按照课题需求,束流切割器将使用中心频率为2．2MHz,电压幅度为6kV的正弦波。本文介绍切割器的高频匹配设计和实验验证,并提出改进方案。     

基于100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器的束流切割器研制

通过理论分析和仿真模拟对中国原子能科学研究院一台100 MeV强流质子回旋加速器的束流切割器进行了优化设计,并同时研制出两套束流切割器进行实测对比,选定最佳方案。该切割器波形选择为回旋加速器高频频率的16分频28 MHz正弦波,具有结构紧凑体积小、螺旋谐振器Q相对较高、加载切割电压较高且功率损耗低、无需水冷等特点,同时配套研制了一套开口形状为正方形的选束狭缝装置。最后在实验终端成功获得了能量为100 MeV、重复频率为56 MHz的脉冲质子束。该切束器的成功研制不仅满足了核数据测量的应用需求,还极大地推动了回旋加速器束流脉冲化技术的发展。     

北大4.5MV静电加速器束流脉冲化系统

４．５ＭＶ静电加速器是北大设计和建造的单级静电加速器。为了能够利用飞行时间法进行中子能量测量，需要把连续束变成短脉冲束。为此，在该器上配置了束流脉冲化系统。文章主要介绍４．５ＭＶ静电加速器束流脉冲化系统所采用的９ＭＨｚ射频聚束器和１．５ＭＨｚ射频切割器及有关的电子学线路、粒子纵向运动的模拟、对横向聚焦的要求。实验结果表明，可以获得的脉冲宽度为１．８ｎｓ。     

北京脉冲低能正电子束流装置研究

脉冲低能正电子束流主要利用慢正电子束流的单色性及能量连续可调等特点研究缺陷在材料表面或近表面不同深度的分布信息。脉冲低能正电子束流利用微束团化装置获得起始时间信号。微束团化系统由斩波器、预聚束器、聚束器构成，可将随时间连续分布的慢正电子束流转化为频率为37．4725MHz、脉冲宽度200-300ps的脉冲束流。聚束器为2／4N轴谐振器，谐振频率为149．89MHz，     

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。     

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。     

ns脉冲中子发生器切割板电压计算

给出了ns脉冲中子发生器切割器电源电压与切割器几何尺寸、氚粒子注入能量、切割脉冲宽度、切割器电源频率之间的关系。     

4.5MV静电加速器离子聚束电路的设计

在加速器中产生脉冲中子源需要对离子源脉冲化。采用10MHz聚束和2.5MHz扫描频率，通过在交叉场分析器设置直流偏置电压和变频切割电压，改变离子束脉冲频率，使之从2.5MHz到39KHz可调。本文介绍了脉冲频率可调，幅度可调的脉冲化电路的改进设计及初步实验结果，并给出功放热设计参考。     

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。     

低能强流氘束脉冲系统研制

为在靶上形成重复频率为4 MHz、脉冲半高宽为2 ns、平均流强为60 μA、能量为1~100 keV的氘束脉冲束,研制了1台低能氘束的脉冲化系统.系统设计中考虑了空间电荷效应,对脉冲化系统进行束流光学计算,得到了最合理的布局.通过对单漂移聚束器和切割器的计算,获得了最佳参数.针对运行于40 kV的高压平台上的特点,设计了分布式自动控制系统.设备就位后,进行了安装与调试,各设备正常运行并达到设计指标,控制系统能够方便、可靠地控制并检测高压平台上所有设备的运行情况.     

六硼化镧电子枪

所研制的电子枪,阴极材料采用六硼化镧LaB_6。该电子枪实验结果表明其性能较目前常用的金属钨、钽阴极材料优越。试验用电子枪阴极直径为8mm,试验条件为阳极脉冲高压80 kV;脉冲宽度2μs;重复频率50 Hz,由实验曲线推得的阴极温度1390℃,此时法拉第筒上测得的脉冲束流流强可达180 mA;电子束流包络线发射度为94.7πmm·mrad;80%束流发射度为16.9πmm·mrad。     

中子发生器的纳秒脉冲聚束系统

为了用飞行时间法精确测量中子能谱,从俄罗斯Efremov电物理所引进了一台纳秒脉冲中子发生器。该中子发生器采用聚束系统产生纳秒脉冲束流,其中的纳秒脉冲信号源、高频聚束电源、负反馈调节系统等关键设备都是自主研制的。采用双扫描技术解决了聚束电源电压过高的问题,采用负反馈技术使纳秒脉冲聚束系统长期稳定工作。为了测量纳秒脉冲束流,研制了快脉冲同轴靶测量装置,测得中子发生器的离子束流脉冲半高全宽为1.5 ns,脉冲重复频率为1kHz-4MHz,束斑直径为10 mm。由于采用了电子回旋共振离子源(Electron Cyclotron Resonance,ECR),所以该中子发生器具有发射度小、能散小、无灯丝、可长时间连续工作的优点,是中子物理研究的良好实验平台。     

上海光源储存环新注入方式

上海光源储存环的新工作模式和新装插入件会导致动力学孔径和注入效率的减小,传统的注入方式不再满足恒流注入要求。分别从改变注入方式和减小注入束流发射度两个角度解决注入对动力学孔径的需求。脉冲多极铁与凸轨相结合的注入方式可以将动力学孔径的要求降低到7 mm以下。利用斜四极铁在高能输运线上进行水平和垂直发射度互换可以将注入束流发射度降低到近1/10而降低注入点的束斑尺寸。两者都可以将注入效率提高到95%以上。二者在更小动力学孔径的情况下同时使用还可以减小脉冲多极铁的强度。     

一个全密封边耦合驻波加速管

本文介绍了一个长为27.5cm的全密封边耦合驻波加速管,该管已于1982年9月11日热测出来,加速管入口输入功率约1.2 MW,电子枪工作电压40 kV,输出电子束平均能量为3.7 MeV,脉冲流强100 mA,束流脉冲宽度约3.5μs,重覆频率250 pps,微波工作频率2997.5 MHz,束流靶点直径在2 mm以下。     

PG-A型脉冲发生器

主振单元:采用集-基耦合自激多谐振荡器,产生频率为1Hz—10MHz的方波后送到脉冲成形单元和同步输出单元。 脉冲成形单元:这是带微分成形网络和削波放大器的电路。它把脉冲成形为一个窄的正脉冲。在双脉冲工作态时,此窄脉冲分两路同时送到宽度单元和延迟单元。     

ns-200中子发生器束流脉冲化技术研究及束流传输模拟计算

在ns-200中子发生器上开展了束流脉冲化技术研究工作,采用正弦波速调管聚束方法设计了束流脉冲化系统,研制了高频电源系统、脉冲测量系统和远程自动控制系统.运用LEADS软件,进行了束流传输的模拟计算,并显示了束流传输包络曲线.整机安装调试获得了半高宽小于3.5ns、峰值电流大于1mA的聚束脉冲,束流稳定,各项指标达到技术要求.目前,已长期投入脉冲运行,完成了多个物理实验.     

HLS脉冲八极磁铁注入方案设计与研究

脉冲多极磁铁注入方法是近年来储存环上新兴的一种束流注入方案,具有注入元件少和对储存束流扰动小等优点。本文研究了在合肥光源(Hefei Light Source,HLS)上储存环采用单块脉冲八极磁铁实现束流注入的设计方案。通过物理过程推导和计算,在储存环上选择合适的八极磁铁的安装位置,初步确定相应的磁铁参数。对注入过程进行跟踪模拟,结果验证了注入束流的存活效率较高,对于储存束流的扰动比脉冲四极磁铁和脉冲六极磁铁注入方法更小,证明了在HLS上采用单块脉冲八极磁铁完成注入过程是可行的。     

HLS脉冲四极磁铁注入方法设计与研究

介绍了一种采用脉冲四极磁铁实现储存环束流注入的新方法.通过物理计算和注入过程数值模拟研究,确定了储存环上安装脉冲四极磁铁的位置和强度,并通过模拟计算评估了注入过程中注入束流存活效率和对储存束流的影响,证明了在合肥光源采用脉冲四极磁铁完成束流注入过程的可行性.     

12 100MeV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。     

双漂移谐波聚束器的物理设计

为了满足北京放射性核束装置计划中超导直线助能器对ＨＩ－１３串列加速器束流脉冲化系统的要求，同时兼顾目前快中子飞行时间测量实验的需要，进行了双漂移谐波聚束器的物理设计。聚束器基频为６ＭＨｚ，可以对质子、氘直至铯等所有离子束进行脉冲聚束，束流利用效率可达５０％—６０％，质子等轻离子脉冲束的脉冲时间宽度小于１ｎｓ。设计中分析了串列加速器束流传输系统中影响脉冲束流性能的各主要因素，通过束流纵向相空间的传输模拟计算，获得了满意的结果。