周期性聚焦结构中强流束的共振与束晕形成

强流束中的束晕形成是研制下一代高功率加速器必须解决的关键问题之一。为此研究了周期性聚焦结构中强流束的非线性共振、参数共振与束晕形成的关系 ,给出强流束中非线性共振、参数共振的共振范围表达式及其随束流空间电荷效应变化的数值结果和图表曲线 ,提出由非线性共振而激发的束晕形成的空间电荷效应极限 ,为下一代高功率加速器的物理设计提供理论依据。     

小世界同步与束流输运网络同步控制

加速器中束流失匹配、离子的非线性共振等作用都会导致强流离子束产生的束晕．混沌现象，即在强流束中高密度束核的外围弥漫着少量粒子，且出现混沌现象。束晕．混沌现象会在加速器器壁上引起超标的放射性，对加速期间带来损伤，因此具有极大的危害性。尝试在小世界网络的基础上构造束流输运网络，研究束流输运网络中粒子的同步问题。     

强流AVF型回旋加速器中的空间电荷效应和束晕

首先,详细推导了AVF型回旋加速器中束团粒子在曲线坐标系中的动力学方程(考虑和不考虑空间电荷相互作用力两种情况)。然后,在假定动力学方程中各参数值的前提条件下,用Lunge-Kutta方法对考虑空间电荷时的动力学方程进行了数值计算。结果表明,束晕的形成和发展同样也是强流回旋加速器中束流损失的一个主要原因。但束晕形成的机制不同于直线加速器的情况,它不是由共振和混沌引起,而是由于粒子的排斥运动和束团内粒子的涡流运动引起的。     

Separating and Purifying Trace Amount of Hafnium by Ion Exchanger

强流离子束有着广泛的应用和发展前景。但是强流离子束在使用过程中产生的束晕-混沌现象日益引起国内外的广泛关注，并且成为研究的热点问题。强流离子束产生的束晕-混沌现象会造成很大的危害，因此将束晕-混沌消除是十分必要的。方锦清首先提出了非线性反馈的控制策略，即在单离子径向所受的空间电荷力方程的右边加上一个非线性控制器G。     

强流束传输中束晕的形成

放射性洁净核能系统的强流加速器中，绕束核外围的束晕最容易损失在机器壁上，产生超标的放射性，弄清束晕形成的机制，寻找尽量降低束损的加速器设计方法，对于建造这样的强流加速器至关重要。文章人束晕理论 方法等方面进行了综合论述，并在其中给出一些初步研究结果。最后，讨论了束晕研究中尚待解决的课题。     

强流加速器驱动的洁净核能系统中束晕-混沌的非线性控制

强流加速器及其离子束有极其重要的应用和发展前景。但是,强流离子束产生的束晕-混沌现象已成为强流离子束应用中的关键问题之一。束晕-混沌是一种复杂的时空混沌运动,本文提出的非线性控制方法设计了特殊的非线性反馈函数。数值模拟结果表明:应用上述方法进行离散控制,对于5种质子束初始分布情形,都有效地实现了对强流质子束束晕-混沌的控制。控制后束晕强度因子很快变为零,质子束的所有统计量,如束均方根半径、束横向动量平方和的平均值和平均发射度等比控制前都减至原来的1/3多。该法十分有效,具有应用潜力。     

200 kV非线性强流加速管的离子光学设计

一、问题的提出研制强流离子注入机的关键,除了要有强流离子源外,主要是克服束流传输过程中的空间电荷效应问题。为此,我们研究非线性强流加速管,来克服强流束在加速管中的空间电荷效应。     

束晕-混沌的神经网络自适应控制

首先研究了强流离子束在周期磁场聚焦通道中传输时产生的束晕-混沌动力学行为,采用的周期磁场聚焦强度形式为与实际相近的余弦函数形式。然后利用神经网络方法对非线性复杂系统控制的优越性,提出前馈反传神经网络方法对强流离子束中束晕-混沌进行自适应控制。通过适当选择的神经网络控制结构和线性反馈系数以及自适应调整神经网络的权系数,可将强流离子束的包络半径达到束匹配半径的控制目标,且束包络的抖动大小明显减少,同时束晕-混沌现象得到了明显的抑制。     

束晕-混沌的神经网络自适应控制

研究了强流离子束在周期磁场聚焦通道中传输时产生的束晕-混沌动力学行为，采用周期磁场聚焦强度形式为与实际相近的余弦函数形式。利用神经网络方法对非线性复杂系统控制的优越性，提出前馈反传神经网络方法对强流离子束中束晕-混沌进行白适应控制。通过适当选择的神经网络控制结构和线性反馈系数以及自适应调整神经网络的权系数，可将强流离子束的包络半径达到束匹配半径的控制目标，且束包络的抖动大小明显减少，同时束晕-混沌现象得到了明显的抑制。     

强流质子直线加速器中束晕现象研究

从束流包络方程与单粒子运动方程联立模型出发，考虑了纵向能量方程的耦合，研究了强流质子直线加速器中的束晕现象。采用相交间的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法和实空间Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法，研究了周期聚焦系统失配的情况下束晕的形成以及加速对束晕形成的影响。     

回旋加速器中的空间电荷效应和束晕(英文)

在考虑束团内粒子之间的空间电荷相互作用力的条件下,对日本理化研究所(RIKEN)现有的一台注入器(加速常数为K70的AVF型回旋加速器)中束团的演变过程进行了模拟计算。模拟结果表明,束团的形变、束晕现象同样发生在回旋加速器中,不过,其产生机制不同于直线加速器。它不是由共振和混沌引起,而是由于粒子的排斥运动和束团内粒子的涡流运动引起的。     

四极磁场中粒子束输运的非线性分析及模拟

为了提高粒子在四极磁场中输运轨迹计算的精度,基于李代数方法,分析和计算粒子束在四极磁场中空间电荷的非线性效应,得到二级近似下粒子坐标的映射公式,编写了粒子束在四极磁场中传输的模拟程序QML。用模拟程序对四极磁场中的传输进行了模拟计算,并对模拟结果进行了分析。模拟结果表明,在空间电荷的非线性效应的影响下相图产生了明显的扭曲,对粒子束包络曲线横向发散作用明显。     

用于预测带电粒子非线性行为的新型神经网络层

基于加速器高阶传输映射的非线性效应解析分析,具有物理图像清晰、守辛、准确的优点,但其缺点是适用范围较窄。为了扩展非线性效应解析分析的适用范围,提出一种模拟李指数运算过程的神经网络层并构建了用于预测带电粒子非线性行为的新型神经网络。经过大量粒子跟踪数据的学习,可用于预测带电粒子复杂的非线性运动行为,并从中提取线性传输矩阵与表征非线性运动的指数因子。为了验证该新型神经网络的有效性,跟踪一段由薄透镜磁铁组成的磁聚焦结构得到大量的训练数据,并对所提出的神经网络进行训练。训练后的神经网络在测试数据集上表现良好,测试数据的损失函数方均根小于8×10-4,达到了预测带电粒子非线性行为的目的。     

Free particle oscillation frequency in an isochronous cyclotron as affected by space charge

Theoretical and experimental results are presented from a study of the effect of ionic space charge on the frequency of the free axial oscillations in an isochronous synchrotron. The axial oscillation frequency was determined by resonance excitation of free oscillations with an external electric field. It is shown that the change in frequency of the axial oscillations as a function of space charge density agrees with the results of the theoretical treatment. An experimental determination was made of the azimuthal dimension of the accelerated particle burst at different radii. The studies were made in the Nuclear Problems Laboratory of the United Institute of Nuclear Studies, on a cyclotron with spatial variation of the magnetic field.Translated from Atomnaya Énergiya, Vol. 15, No. 3, pp. 205–209, September, 1963     

Simulation on control of beam halo-chaos by power function in the hackle periodic-focusing channel

The K-V beam through a hackle periodic-focusing magnetic field is studied using the particle-core model. The beam halo-chaos is found, and a power function controller is proposed based on mechanism of halo formation and strategy of controlling halo-chaos. Multiparticle simulation was performed to control the halo by using the power function control method. The results show that the halo-chaos and its regeneration can be eliminated effectively. We also find that the radial particle density evolvement is of uniformity at the beam＇s centre as long as appropriate parameters are chosen.     

高斯型纵向密度分布束团的非线性空间电荷效应

文章叙述了采用直线加速器中的有限圆柱空间电荷模型，推导得到了束团中的纵向电荷密度分布为高斯型，而横向电荷密度分布为Ｋ－Ｖ型、水袋型、抛物线型以及高斯型等各种组合的非均匀分布束团的空间电荷场公式。藉以考察高斯型纵向密度分布束团的非线性空间电荷效应。