X射线机管电流控制方法研究

管电流是X射线机中非常重要的参数,它影响X射线与其它物质的相互作用.本文介绍了在高频开关电源供电情况下X射线机管电流的控制方法;采用管电流自身的负反馈控制、灯丝加热电流的反馈控制以及空间电荷效应的补偿等三个方面来实现管电流的精确控制.该方法既可以实现对管电流的线性控制,还可以实现管电压大范围改变时空间电荷的非线性补偿.文中采用脉宽调制电路实现了上述方法,实验测试了管电流与管电压等多个关系曲线,实验结果显示该方法可行,完全可以推广应用.     

HL-1装置等离子体平衡实验研究

本文讨论HL-1装置等离子体的平衡。用对称磁探针测量了等离子体的水平位移和垂直位移,并由微机数据处理系统即时给出位移随时间的变化规律。分析了装置存在的各种杂散场对等离子体平衡的影响。通过垂直位移测量鉴别了纵向场线圈和加热场绕组引起的水平杂散场的方向和大小。实验表明,选取合适的内、外垂直场参数,在电流的平顶段,能使等离子体稳定平衡于真空室小截面中心外侧3cm的位置,即在装置孔栏中心附近。     

HL-1装置等离子体平衡实验研究

本文讨论HL-1装置等离子体的平衡。用对称磁探针测量了等离子体的水平位移和垂直位移,并由微机数据处理系统即时给出位移随时间的变化规律。分析了装置存在的各种杂散场对等离子体平衡的影响。通过垂直位移测量鉴别了纵向场线圈和加热场绕组引起的水平杂散场的方向和大小。实验表明,选取合适的内、外垂直场参数,在电流的平顶段,能使等离子体稳定平衡于真空室小截面中心外侧3cm的位置,即在装置孔栏中心附近。     

基于Saber仿真的X球管电源设计与实现

高压直流电源与灯丝加热电源是影响X射线球管射线剂量、成像质量等因素的两个至关重要部分。基于Saber软件的仿真,设计制作了一台适应多种X射线球管供电的电源系统。系统输入电压为32 V,其中高压直流电源结合高频技术,采用负高压输出,具有放射小、不易击穿、易于X球管散热等优点,能够有效延长X射线球管的工作寿命。整个系统采用STM32作为控制,实现对高压直流源电压、管电流、高压工作脉宽的控制。最后将高压直流电源、灯丝加热电源与X射线球管整机安装在装有高压油的密封盒中。实验测试表明,该电源系统安全、稳定、高效率,达到了设计要求。     

用“脉冲响应法”确定PIN探测器的电容

利用W.C.Dikinson推导的PIN探测器的时间响应公式计算的波形与实测波形进行比较,反推探测器的电容值C,这种方法称为脉冲响应法。这种方法获得的PIN电容大约是探测器结区电容的1.3-1.4倍。分析表明,由于包含了杂散电容等的影响,这种方法比公式法在确定PIN探测器的电容时具有更好的准确性,可以用这种方法确定的电容来计算PIN探测器的脉冲响应波形。     

串列加速器358型双等离子体离子源改进及性能研究

为提高北京师范大学GIC4117型串列加速器358型双等离子体离子源束流强度及灯丝使用寿命,改进了离子源灯丝涂覆材料中Ba、Sr、Ca元素的占比、灯丝涂覆方法及离子源保护措施。讨论了在不同灯丝电流下,进气量、弧流、约束磁铁电流对离子源输出束流强度的影响。灯丝累积使用寿命达到200 h以上,靶室束流强度较原来采用860A溅射源提高约500倍。同时本文对358型双等离子体离子源调试过程中的异常断弧情况进行了分析和改进。     

串列加速器358型双等离子体离子源改进及性能研究

为提高北京师范大学GIC4117型串列加速器358型双等离子体离子源束流强度及灯丝使用寿命,改进了离子源灯丝涂覆材料中Ba、Sr、Ca元素的占比、灯丝涂覆方法及离子源保护措施。讨论了在不同灯丝电流下,进气量、弧流、约束磁铁电流对离子源输出束流强度的影响。灯丝累积使用寿命达到200 h以上,靶室束流强度较原来采用860A溅射源提高约500倍。同时本文对358型双等离子体离子源调试过程中的异常断弧情况进行了分析和改进。     

电子回旋共振加热波参数控制系统设计

为确保电子回旋系统稳定可靠的运行,基于图形化编程语言LabView设计了电子回旋共振加热波参数控制系统实现对超导磁体电源、阳极电源和灯丝电源的监测和控制,设置电源电压、电流等基本参数;以及在TORAY等计算程序的协同作用下,通过其计算得到的波束入射角度等参数实现对极化器电机的控制,促进等离子体对电子回旋波的吸收。     

强流质子回旋加速器射频功率源级间功率稳定性研究

本文对强流质子回旋加速器射频功率源固态放大组合与电子管末级间的功率稳定性进行了研究和分析,针对实验中表现出来的不稳定现象进行了计算和仿真。结果表明,灯丝在室温和运行状态下所导致的级间电压驻波比系数（VSWR）分别为1.06和6.89;末级输入调节电容随平行板电容间距变化过于剧烈。通过阻抗匹配仿真、三维电磁场仿真及实验研究解决了由灯丝阻抗变化导致的末级输入端VSWR过大问题,并将输入调节电容的敏感度由每0.5 mm改变10 pF降至每5 mm改变1 pF。     

医用回旋高频腔的初步设计

根据医用回旋加速器的物理要求,确定了医用回旋高频腔的具体结构设计方案。在加速电压较高、空间有限的情况下提升高频腔的品质因数,结构设计为1/2波长线的竖腔。为避免腔体在实际工作中由发热变形引起频率漂移,本次设计中采用微调环调谐结构来保证频率稳定度的要求。本文利用Microwave Studio CST程序对腔体的电磁场分布、品质因数Q_0、表面电流分布、耦合电容、微调环进行了详细的分析与仿真计算。与实际测量值进行对比,两者比较吻合,并对产生的误差进行了分析讨论。     

外加高频电场对核径迹化学蚀刻过程及微孔形态影响研究

为研究聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单面蚀刻的详细过程,利用自制蚀刻装置的电流信号对核孔膜单面蚀刻过程进行监测。对装置的本底电流进行研究分析,发现本底电流主要由装置中的电容控制,受膜厚影响,与温度无关。利用装置的电流信号对蚀刻过程进行了记录,根据电流信号的变化可将整个蚀刻过程分为3个阶段。综合研究了外加高频交流电场的有无及强度对蚀刻过程、通孔时间及核孔膜微孔孔形的影响。发现高频交流电场的存在使通孔时间缩短;在相同的蚀刻条件下,孔形更接近柱形,且这两种作用随着电场强度的增加而加强,并在10V/cm的电场强度附近时达到饱和。     

CYCIAE-100的直流流强监测器研制及实验验证

100 MeV强流质子回旋加速器（CYCIAE-100）加速H^-,引出质子束能量为75~100 MeV、最大束流强度为200 μA。为对束流输运线上的质子束流强度进行无阻挡实时监测,选择了直流流强监测器（DCCT）,其在设计上考虑了空间限制、杂散磁场和外部高频干扰信号等因素对探头的影响。探头外采用了三重磁屏蔽设计,磁屏蔽外为1层黄铜的电屏蔽。采用了绝缘垫圈隔断束流输运线的直流导电性,束流输运线管壁通有冷却水以保证探头温度稳定。在绝缘垫圈处增加电容以满足探头对电容值的要求。采用高精度PLC-AI模块对DCCT的输出电压进行了读取。通过模拟束流的实验验证表明,DCCT设计合理可行,测量结果的线性度、误差等指标符合设计要求。     

γ射线束远距治疗机周围的杂散辐射

在远距治疗用γ射线的防护工作中,为了评价治疗机的防护性能、设计次级防护屏蔽、估算个人剂量、以及采用距离-时间防护技术等等,都需要了解γ射线束远距治疗机周围的杂散辐射水平及其分布特征。斯皮尔施(Spiers)等人曾测量了早期生产的钴-60远距治疗机的杂散辐射水平。随着治疗机设计和工艺方面的改进,其杂散辐射水平与对早期生产的远距治疗机测量的结果相比较,已明显的降低。杂散辐射包括泄漏辐射和散射辐射。前者是指除     

微型X射线管灯丝电源的研制

根据微型X射线管的特点,设计了基于推挽电路和闭环反馈电路的灯丝驱动电源。采用了UCC3808脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制芯片产生两路相位相反的PWM信号,并经由UCC37324金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)管大电流驱动器提高驱动效率,实现推挽结构的后端驱动电路。闭环反馈电路的设计采用精密电阻将管电流的信号转换为等比例的电压信号引入到反馈环节,通过系统自身的闭环控制实现管电流的恒定,并保持高效率和低功耗。实验首先通过外接1.5?的功率电阻测量系统功率,测得输入功率为11 W,效率超过80%,符合灯丝电源的功耗指标要求;然后连接实际的X光管灯丝,经测试可正常工作,管流稳定度为0.227%。     

Tore Supra上非感应电流分布的确定

产生稳态非感应放电是Tore Supra首要目标之一。在此托卡马克上，分别用快波电子加热（FWEH）和低混杂电流驱动以可重现方式实现了各种类型的放电。在第一种情形中，用5MW的FWEH功率获得了50%的自举电流。在第二种情形下，电流由3MW的LH功率产生并持续几乎两分钟。用取决于时间顺序平衡和平行传导率预测的实验方法确定这些情形下的非感应电流密度分布。用这种方法，自举电流预测是有效的。然后用射频和电流驱动加热确定改善的约束状态下的不同类型的非感应电流分布是可能的。     

低能高束流氩离子源的结构及性能

离子源技术是等离子体研究中的一项重要内容,而低能大束流源则是离子源技术研究中的一个重要方向,因为这样的源在离子束刻蚀、离子束溅射镀膜以及荷能粒子与物质相互作用方面都有广泛的应用;本文采用空心阴极空心阳极结构,用热阴极电子发射弧放电驱动并用磁场约束产生等离子体,用曲面发射引出离子束,研制成了氩气放电溅射离子源;研究了灯丝加热电流、弧压对弧流的影响和弧流与工作气体压力对离子束引出的影响规律.离子源的引出电压在0-4.0 kV之间连续可调,最大引出束流为100 mA,束斑面积为φ6.0 cm,以Ti为溅射靶时的最大溅射沉积率为0.45 nm/s,离子源可连续工作160 h.     

脉冲峰值保持器的设计方法与元件选择

从峰值保持器的原理出发,从理论上导出了放大器的转换速度、输出电流及保持电容与输入脉冲的上升时间、动态范围的数学式,分析了峰值保持器的主要性能,介绍了放大器和保持电容的选择方法,用OPA615芯片设计了一种高速脉冲峰值保持器.     

MHz 异形回旋加速器高频腔体计算与模型测量结果比较

用基于有限元法的软件ANSYS完成了70 MHz异形回旋加速器高频腔体的初步设计,根据初步设计的结果,加工了与实际腔体尺寸1﹕1的模型。模型高频参数测量结果表明,ANSYS的计算结果是可信的。 1 内杆长度固定,不同电容片间距下的模型腔体频率测量结果与计算结果比较 内杆长度为0.544     

HL-1装置欧姆加热供电系统的研制

HL—1装置(即中国环流器一号)的欧姆加热供电系统,采用了一种新型的供电线路。它用电容放电建立强功率脉冲的前沿,通过机组和电感贮能作用维持长脉冲平顶的供电,平顶持续时间长达2s以上。本文介绍了此电路的原理和技术特点,给出了主要设备参数,通过HL-1装置的调试和初步实验,对该供电线路的应用效果,进行了讨论和评价。     

离子回旋频率范围的加热和电流驱动状态

在离子回旋频率范围（ＩＣＲＦ）发射的快声波是托卡马克等离子体的主要加热方案之一，这个加热和电流驱动方案可能有很大的灵活性，既可利用各种波－粒子相互作用机制，也可利用快波能经受到的模转换，如设计适当，ＩＣＲＦ系统能用于离子或电子加热的电流驱动，而且还有定域沉积分布的优点，几乎的有现在的托卡马克现都使用ＩＣＲＦ加热和电流驱动，而且正在为ＩＴＥＲ研究ＩＣＲＦ系统。