NSRL电子储存环束流损失过程的M0nte-Carl0计算

高能电子和物质相互作用是一个级联簇射(shower)物理过程。NSRL电子储存环(HLS)束流损失监测系统利用这一原理,通过探测束流损失电子在储存环真空室外表面产生的shower电子,给出束流损失的有关信息。本文利用Monte-Carlo方法,采用EGS4软件包,对束流损失电子与真空室壁相互作用的过程进行模拟,给出了真空室外表面shower电子的分布特点(1)shower电子在真空室外表面是前冲性很强的粒子;(2)在垂直方向的分布是比较窄的对称分布,对束流损失探测器的安装有一定的要求;(3)打在真空室内侧壁上的电子及其产生的shower电子有机会反射到外侧壁,并进一步发生shower过程,但其影响会低两个量级以上;(4)shower电子在真空室外表面上的分布,外侧峰位要比内侧峰位位置在束流方向上后移。     

合肥国家同步辐射实验室电子储存环束流损失监测系统中的几个物理问题

电子储存环中损失的束流电子，在撞击真空室壁时，引起“电子-γ-电子”簇射，在撞击点的下游，真空室的外表面形成次级电子（shower电子）的分布。通过探测这些shower电子，可以知道上游某处的束流损失状况。“合肥国家同步辐射实验室加速器二期工程”中的电子储存环束流损失监测系统，就是利用这个原理。在分析了原有加速器束流损失监测系统的缺陷并对国际上各大型加速器进行了调研的基础上，对该系统中的探测器选型、探测器安装位置的选择以及系统的整体结构等物理问题作了阐述。     

损失阻抗测量装置数据采集处理系统研制

电子储存环中真空部件的损失阻抗是表征该元件性能的重要参数，该参数的测量对于真空部件的设计，性能评估都有很大的意义。介绍了合肥储存环二期工程中损失阻抗测量的研制情况。     

CSNS/RCS粒子散射束流损失研究

在中国散裂中子源快循环同步加速器（CSNS/RCS）中,质子束流在加速过程中会与一些器件（如剥离膜、准直器、散射引出膜等）相互作用,产生粒子散射并导致束流损失。本工作首先利用ORBIT模拟RCS束流注入过程,并用FLUKA模拟注入束流穿过剥离膜的粒子散射过程,计算剥离膜散射所造成的束流损失。其次,模拟质子束流与准直器相互作用的粒子散射,计算质子束流与不同尺寸的次级准直器相互作用的吸收效率,作为对次级准直器优化的依据。最后,研究CSNS/RCS膜散射引出方案,利用FLUKA对不同引出方案进行模拟并比较,得到最佳的可行性方案。     

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-Ⅱ储存环束流清洗状况

描述了一种基于关系数据库的电子储存环束流清洗状况的分析方法,结合HLS-II(Hefei Light Source II)历史数据库讨论了储存环束流寿命、束流流强和真空压强等数据的选取条件,采用MATLAB编写了数据处理和分析程序,对HLS-II自2014年调试以来的大量历史数据进行了分析。HLS-II储存环在2014年11月因更换陶瓷真空室而暴露大气,因而束流清洗过程分为两个阶段。数据分析结果表明,第二阶段的束流清洗效果较第一阶段更加明显,且积分流强达到80 A·h后动态真空度达到了设计要求。此分析方法处理快捷,自动化程度高,可帮助研究人员快速掌握储存环的束流清洗状况。     

用于NSRL电子储存环束流损失监测的数据采集系统

介绍了NSRL电子储存环束流损失监测系统的分布式数据采集系统构成，并详细介绍了其中的下位机结构，计数器设计以及CAN BUS总线等技术研究。     

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.     

BEPCⅡ束损系统研究

为更好掌握储存环中的束流状态,在北京正负电子对撞机二期工程的储存环上建立了以二极管为探测器的束流损失探测系统。用蒙特卡罗软件对损失束流产生簇射电子的分布情况进行了模拟,为安装束损探测器位置提供了依据。搭建了包括探头、数据获取系统、数据传输系统在内的束损系统。对束损过程进行了详细的分析与描述。对北京正负电子对撞机多年的束损数据进行了整理分析,对其在丢束诊断、束流寿命研究等多个方面应用情况进行了总结。数据显示建立的束损系统工作状态稳定,是优化机器参数、改善束流寿命、分析丢束过程的有力工具。     

合肥光源的工作点测量系统

合肥 8 0 0MeV电子储存环的工作点测量系统采用扫频激励法进行工作点测量 ,它由条带束流位置检测器、180 0 的魔T、混频器、带扫频信号输出的频谱分析仪、功率放大器和束流激励电极等构成。该系统的测量精度约为 1× 10 4 。利用该系统进行了机器的校正色品测量 ,给出了工作点和色品的测量结果。     

A real-time beam loss monitoring system for storage ring of SSRF

In this paper we report the real-time beam loss monitoring (BLM) system at the storage ring of SSRF.The BLM-XS detectors and Ethernet data acquisition system are used in this system.Some applications and experiments of the BLM system are also presented.The BLM system provides dynamic information of beam loss for the storage ring,and is helpful to ensure the facility commissioning,investigate the problems of machine,optimize the machine parameters and further increase the beam lifetime.     

膜态沸腾条件下高温颗粒周围流体热动力特性的实验研究

利用已有的实验和理论基础 ,对高温球体与冷液在膜态沸腾条件下的多相混合结构进行详细的小规模实验研究 ,分析了单个高温颗粒在水中阻力受力的情况。发现高温小球在冷却剂中的速度比冷球的低 ,且随球温的升高而减小。目的是利用小规模实验研究单个高温颗粒的传热和阻力特性 ,可以分割各种在膜态高速沸腾条件下干扰换热与运动的影响因素 ,从而从本质上了解该结构条件下的热动力特性。     

基于束流环形高斯模型对上海硬X射线自由电子激光装置的束流刮束器进行活化分析

在建的上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetition rate XFEL aNd Extreme light facility,SHINE)的加速器隧道内,采用束流刮束器刮掉束晕外围张角比较大的电子,刮束器的束流损失率为0.1‰。本文采用蒙特卡洛程序FLUKA,用SOURCE程序实现电子束在3σ_beam外的高斯分布,以尽量真实模拟电子在束流刮束器处的丢失情况,解决了低功率刮束情况下蒙特卡洛模拟无统计性结果的难题。利用束流环形高斯模型对刮束器的活化进行了分析,结果表明环形高斯模型可以更真实地再现电子在束流刮束器的丢失情况;5年运行后距刮束器30 cm处的剩余剂量率达到了数百μSv/h至数mSv/h,和国外类似装置计算结果相当;通过对放射性核素的种类分析,结果证明刮束器(钨)的放射性废物处置难度不大。     

动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜的X射线光电子能谱与俄歇电子能谱研究

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100 keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品.对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy,AES)的分析研究.发现Ar 离子束制备的氧化铬薄膜主要是Cr2O3化合物,而O 离子束制备的氧化铬薄膜含有其它价态的铬氧化物.Ar 离子束制备氧化铬薄膜的污染碳少于O 离子束制备.与O 离子束制备相比较,相同能量的Ar 离子束轰击更有利于提高沉积的Cr原子与周围O2的反应性;Ar 离子束制备的氧化铬薄膜过渡层的厚1/3左右,较厚的过渡层显示了制备的薄膜具有较好的附着力.     

多跨连续梁自由振动分析的边界元法

核动力装置中的燃料元件棒和换热器传热管,常按多跨连续梁模型进行动力分析。本文用直接边界元法来分析这类多跨连续梁的特征值问题,推导出有轴向力作用和弹性支承条件的求解公式,并对压水堆燃料元件棒的固有频率和振型作了计算,得到较为满意的结果,可以看出,边界元法便于处理杆系结构问题,即使杆系的复杂度增加,而解题基本方法的复杂度并不增加。     

注入器Ⅱ离子源控制系统设计

为实现离子源设备的远程监控、束流强度可调和当设备发生异常时的快速切束控制,采用PLC、串口服务器和自制FPGA控制板卡设计了基于EPICS架构的离子源控制系统。同时,改进了原有PLC和电机系统的EPICS IOC程序。整套系统工作可靠、稳定,完全满足注入器Ⅱ系统的调试运行需求。快速切束时间小于10 μs,完全切束动作在60 s内完成。     

BES Ⅲ束流管应力场的有限元分析与实验研究

束流管位于北京谱仪Ⅲ（BES Ⅲ）中心位置,是最小壁厚为0.6 mm的真空薄壁夹层圆管。新一代北京正负电子对撞机（BEPC Ⅱ）在运行时将会有更多的高次模辐射（HOM）和同步辐射（SR）热负荷作用于束流管的内表面,使束流管内产生辐射热应力。本文从数值模拟和实验两方面对BES Ⅲ束流管应力场进行研究,结果表明,束流管在一端完全固支一端轴向自由的约束条件下,当内部辐射热负荷达到最大值750 W时,束流管各零部件--铍管、铝放大腔、过渡银环、铜管、不锈钢法兰的最大应力分别为21.9、6.9、5.0、9.1、24.4 MPa,束流管整体安全系数为11.0。目前束流管正在安全运行,保证了BEPC Ⅱ的正常工作和BES Ⅲ的精确粒子探测。     

MeV金离子辐照聚苯乙烯微球的各向异性形变

在低温条件下用Au离子辐照法实现了聚苯乙烯(PS)微球的各向异性形变.PS微球在离子辐照下呈现出不同于SiO2微球的形变特点.照后PS微球整体收缩,在平行于离子入射方向上收缩尤甚,使照后PS微球呈长轴垂直与离子入射方向的椭球.采用加掩膜辐照法,在同一晶体上特定区域实现微球的形变.此工作为重离子辐照在光子晶体中引入可控缺陷奠定了基础.     

Measurement of He and H depth profiles in tungsten using ERDA with medium heavy ion beams

Elastic recoil detection analysis method (ERDA) with medium heavy analyzing ion beam and its application for the simultaneous measurement of light elements in a very heavy substrate is presented. The availability of cross section data and the method of cross section calculation for recoiled particles are discussed. Different ion species for analyzing beam are discussed with respect to the cross-section data availability, sensitivity of the method, and the depth resolution. Calculations of depth resolution for each element and maximum depth of analysis for tungsten substrate are presented. The influence of the detector geometry and multiple scattering effects on the depth resolution is discussed. An example spectrum measured on tungsten implanted with He seeded D plasma is shown.