表面线圈垫补二极铁磁场均匀性

高分辨率的离子质谱计要求分析磁铁具有很高的磁场均匀性。串列加速器升级工程ISOL要求质量分辨率20000,分析磁铁均匀性好于1×10^-5。现有的机加工和装配水平磁铁均匀性只能做到±1．5×10^-4,磁铁加工完成后还需对磁铁进行垫补。本文采用表面线圈（图1）的方法对现有的1块C型二极铁进行垫补。     

100MeV回旋加速器主磁铁的施工设计和工程进展

CYCIAE一100主磁铁成品重量约为416t，所用钢水量约1000t，关键部件精加工精度要求达到0．05mm，磁场垫补加工精度要求好于0．02mrn，属重型大型精密磁铁，技术要求极具挑战性。2008年是主磁铁工程取得重要进展的一年，磁极毛坯件运抵院内；盖板和磁轭浇铸成功，粗加工完成；冷加工施工设计完成，招标并签订了冷加工合同。     

19 100MeV紧凑型回旋加速器主磁铁的磁场测量系统方案设计

紧凑型的回旋加速器的磁场分布范围跨度较大，且对磁场测量的精度要求较高，磁场的测量误差直接影响到后续主磁铁的镶条垫补。磁场测量系统主要用于主磁铁中心平面上磁场分布的测量，对主磁场的测量精度及测量点相对位置精度要求极高，磁场偏离理想场的微小误差对粒子束流的运动有相当大的影响。磁场测量点的选取采用极坐标，最后给出磁场值的极坐标点分布结果。     

用于脉宽压缩的Mobley磁铁均匀场和边缘场的测量及均匀度的提高

Mobley磁铁是2.5MV质子静电加速器毫微秒束流脉冲化研制中一个很关键的装置。它的作用是将加速器头部切割出的10—15ns脉冲束流经过加速后在尾部压缩成1—2ns脉冲束。Mobley磁铁的性能对脉冲束在靶上的脉宽及斑点大小起着重要的作用。要求磁场有±5×10~(-4)的均匀度。该磁铁采用了积木式等结构。通过测磁发现,磁场的均匀度只有±7×10~(-4),不     

18 CYCIAE-100回旋加速器主磁铁电磁力和形变的数值模拟

在CYCIAE-100回旋加速器的整体设计中，满足各种束流动力学要求的磁场分布的实现是最为关键的环节之一。在紧凑型回旋加速器中，磁铁的形变将严重影响中心平面及其附近的磁场分布。导致磁铁变形的主要因素有磁铁自身的重力、电磁力和外界的大气压力。其中对于重力和电磁力引起的磁铁形变，如果变形足够小，可留待磁场测量和垫补阶段处理；如果变形较大，则需在设计阶段对气隙的结构尺寸加以补偿。而对于大气压力引起的磁铁变形，由于磁场测量是在非真空条件下进行，因此需详细分析这样的变形对磁场的影响，为大气下测磁数据的真空校正处理提供依据。总之，主磁铁的结构力学研究对于CYCIAE-100最终磁场达到高的精度有重要意义。     

CYCIAE-100主磁铁磁性能检测

2008年CYCIAE．100主磁铁的磁极毛坯件运抵中国原子能科学研究院，同时主磁铁上、下盖板和4个磁轭铸造完成。按照合同要求，磁极毛坯件的生产厂家（Industeel）提供了磁极毛坯件的化学性能和磁性能的检测结果，盖板和磁轭生产厂家（中信重机）提供了毛坯件的化学成分检测结果，为了复测磁极毛坯件的磁性能、检测盖板和磁轭的磁性能，分别对磁极、盖板和磁轭的本体样品进行了磁性能的检测。     

50 MeV负氢回旋加速器主磁铁设计研究

本文介绍了50 MeV负氢回旋加速器（CYCIAE-50）的总体设计考虑和主磁铁系统的优化设计过程及结果。确定了CYCIAE-50主磁铁的主要尺寸参数,建模计算出满足等时性的主磁铁中心平面磁场。通过调整参数,优化了主磁铁的峰值磁场、局部饱和等,以控制建造及运行成本。优化了磁极张角与磁气隙高度等参数,使负氢离子满足轴向和径向的聚焦要求,避免穿越有害共振。最后对主磁铁的结构进行形变校核,并估计了形变对束流动力学的影响。设计结果表明,CYCIAE-50的主磁铁设计符合要求,可为后续其他系统的设计和建造提供重要参考。     

50 MeV负氢回旋加速器主磁铁设计研究

本文介绍了50 MeV负氢回旋加速器(CYCIAE-50)的总体设计考虑和主磁铁系统的优化设计过程及结果。确定了CYCIAE-50主磁铁的主要尺寸参数,建模计算出满足等时性的主磁铁中心平面磁场。通过调整参数,优化了主磁铁的峰值磁场、局部饱和等,以控制建造及运行成本。优化了磁极张角与磁气隙高度等参数,使负氢离子满足轴向和径向的聚焦要求,避免穿越有害共振。最后对主磁铁的结构进行形变校核,并估计了形变对束流动力学的影响。设计结果表明,CYCIAE-50的主磁铁设计符合要求,可为后续其他系统的设计和建造提供重要参考。     

Mapping System, Magnetic Measurement and Shimming in CRM of 100 MeV Cyclotron

在紧凑型回旋加速器中，由于主磁铁材料的不均匀性，磁铁加工和安装的非理想等因素将引起中心平面磁场的非理想分布，这样的非理想场在进行傅里叶展开时必定存在各次谐波。由于一次谐波的存在，束流包络将发生扭曲、振荡；同时，由于一次谐波的存在，将引起束流轨道中心的偏移，     

限口法拉第筒性能的初步测量

在5SDH串列加速器上对自制限口法拉第筒（LOFC）的性能进行了初步性能测试。质子束流强度约为50nA，质子能量为3．4MeV，真空度为1×10^-7Pa。由于束流强度较小，束流存在一定的不稳定性，因此，利用六通在与零度方向成30。位置放置金硅面垒探测器进行侧向束流监测。     

CIAE’CRM脉冲化注入线中束流的耦合效应

中国原子能科学研究院将基于强流回旋加速器综合试验装置——10MeV中心区实验台架（CRAM）新建1条注入能量为40keV的脉冲化注入线,进行脉冲化实验研究。根据脉冲化的具体要求,束流切割器将使用频率2．2MHz的正弦波,由切割器切割后产生的脉冲重复频率为4．4MHz,可接受的脉冲宽度为7ns,相对应的相宽为士3°@2．2MHz。束流切割器将会导致束流的纵向一横向的耦合,同时螺线管透镜会导致束流在横向产生x-y之间的耦合。     

178Os的高自旋态寿命测量

实验工作在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上完成。176Os原子核的高自旋态通过重离子熔合蒸发反应152Sm（28Si,4n）‘176Os布居,束流能量为140MeV。实验用靶为1．52mg／cm21的152Sm蒸镀到7．39m∥cm2的金衬上。利用14台高纯锗反康谱仪组成的γ探测器阵列测量蒸发剩余核发射的γ射线,共累积了139×10^6个两重以上的γ符合事件。     

SC200超导回旋加速器磁场垫补方法研究

考虑磁铁材料的非线性、不均匀性以及有限元数值计算的精度有限,在设计主磁铁时都留有一定裕量,在完成磁铁加工组装后,根据磁场的实际测量结果对磁铁进行垫补获得理想的目标磁场分布,这样可以保证工程稳妥实施。因此磁铁垫补是加速器主磁铁设计制造的一个重要环节。本文基于SC200主磁铁模型,利用有限元分析软件TOSCA,首先研究了不同的磁极切削参数对中平面主磁场的响应影响;其次考虑到相邻切槽对中平面磁场影响的叠加效应,从理论上推导出一种求解垫补量的方法;最后通过模拟的方法验证了磁场垫补的可行性,为将来实际磁场垫补提供了有效的依据。     

BRIF—ISOL主磁铁的电磁力和形变计算

BRIF-ISOL系统的质量分辨率的设计值为20000。在此情况下，要求ISOL的磁铁磁场的均匀度应达到万分之一，然后经垫补实现十万分之一。磁场的均匀度和磁铁的设计加工有关，而磁铁在重力和磁力下的变形也会带来磁场分布的不均匀。ISOL束流光学系统包括7块二极磁铁。其中，偏转半径最大的主磁铁半径为2．5m，极面宽度46cm，最大极面磁感应强度0．5T。我们采用数值计算的办法计算了磁极面在电磁力和自身重量的影响下的形变。     

13 100MeV回旋加速器剥离引出系统研制

100MeV回旋加速器加速H^-离子，要求引出束流能量为75～100MeV、束流强度为200μA的质子束流，因此决定采用剥离引出。本工作依据100MeV主磁场数据和平衡轨道数据，通过理论研究，计算100MeV回旋加速器不同能量束流引出剥离点的位置；着重计算分析70～100MeV能量的束流剥离引出的光学特性；通过理论计算确定剥离膜各项参数；完成剥离靶及其伺服驱动装置的设计；对真空系统、控制系统等相关专业提出明确的工艺流程和技术要求。最终确定100MeV强流质子回旋加速器双向引出系统初步设计。     

基于台阶垫补的磁场优化算法研究

在回旋加速器磁铁设计过程中,磁场优化是非常重要的一个环节。由于加速器磁铁的磁场响应随着磁极台阶高度变化呈现非线性的特点,使得在优化复杂的磁场时,计算过程复杂、时间成本高且需要手动迭代。以1台圆形轴对称磁铁垫补为例,发展了磁场优化算法。利用三维电磁场仿真软件CST和数据分析软件MATLAB,研究了单个台阶垫补块对中心平面上不同半径处磁场幅值的影响,实现了一种自动优化磁场的算法,并以磁场降落指数为0.2的磁场为优化模拟实例,最终求得了对应的磁极台阶高度,证明了本算法的可行性和便捷性。     

紧凑型回旋加速器中一种等时性磁场垫补算法

结合中国原子能科学研究院100 MeV回旋加速器中心区实验台架主磁铁镶条的垫补,发展了一种改进的多元线性回归磁场垫补算法.基于磁场测量系统实测的实验台架中心平面上的磁场分布以及有限元软件模拟数值计算的磁场,实现了这种改进的多元线性回归磁场垫补算法.该算法可适用于紧凑型回旋加速器中等时性磁场的垫补,以使所垫补的磁场满足回旋加速器束流动力学设计的要求.     

光中子源的优化设计

文章研究了基于9MeV电子加速器的光中子源的优化设计问题,提出了使X射线最有效地转换为中子的光中子转换靶的最优形状。利用蒙卡程序MCNP5设计了体积为20L的重水光中子转换靶,当加速器的平均电流为100μA时,中子产额可达2.3×10^11n／s。通过增加特定形状的石墨反射层使更多的中子向前发射,正前方10m处中子注量率可达8.55×10^4n／（cm^2·s）。文中还计算了出射中子的能谱、空间分布和时间特性。     

一种基于伸展线法的小孔径四极磁铁测量方法

针对目前多极磁铁孔径越来越小的发展趋势，搭建了一种基于单根伸展线法(Single Stretched Wire Method,SSWM)的磁测系统，该系统的主要优势是测量域所需空间小且运动模式灵活。基于该系统的优势及四极磁铁磁场分布的特点，尝试使用双曲线轨迹对四极磁铁靠近其四个极头的区域进行了扫描测量，并根据矢势在测量点分布的特性，提出了一种全新的数据分析方法，用以分析四极磁铁的梯度积分和高阶场误差。用该系统对一孔半径为11 mm、梯度大于100 T·m^-1的四极磁铁进行测量，测量结果表明高阶场误差测量重复性好于±1.5×10^-4，能满足小孔径高梯度四极磁铁的磁场测量要求。     

靶材料与厚度对超热电子行为的影响

无预脉冲、P极化、10MW／cm2的红外（800nm）激光以45°辐照到靶面上,对于固体（Cu、A1）靶,超热电子的产生主导机制为真空加热,实验数据列于表1。