闪烁体薄膜在线测量质子束流强度

质子单粒子效应实验研究和质子加速器研究中,质子束流强测量关系着实验结果的可靠性和准确性。法拉第筒、金硅面垒探测器、金刚石探测器等传统探测方法均为拦截式测量,无法实现束流的在线测量。本文用闪烁体薄膜在线监测质子束流强。质子束流穿过薄膜闪烁体,沉积部分能量使其发光,用光电倍增管收集光信号,从而得到束流的强度信息。通过质子与闪烁体材料相互作用的理论计算得到闪烁体材料对质子束流的响应关系。在北大2×6 MeV串列加速器上对3–10 MeV的质子束流进行了实验测量,验证了其响应关系。     

法拉第筒阵列探测器在电子束束流均匀度测量中的应用

描述一种法拉第筒阵列探测器,其由拦截式法拉第筒、抑制电极、绝缘层和底座等组成。应用该探测器测量了电子加速器的束流均匀度,计算了被辐照样品的吸收剂量,将为电子加速器的改造、生物辐照、材料辐照提供重要参数。     

100 MeV回旋加速器能量测量设备的安装调试

正为了测量100 MeV回旋加速器实际输出质子束流的能量,回旋加速器研究设计中心采用了Physikalisch-Technische Werkst tten(PTW)公司生产的水体模剂量测量系统(以下简称水箱)测量质子束流在水中的深度剂量曲线,确定布拉格峰位置。测量采用的是100 MeV回旋加速器南向单粒子效应束流线和单粒子效应实验台架。该束流线是一条水平方向固定的束流线,因此输出的质子束流为水平方向固定束。水箱的侧面有一个入射窗,入射窗处安装1个参考探测器。束流线与     

法拉第简阵列探测器在电子束束流均匀度测量中的应用

描述一种法拉第筒阵列探测器，其由拦截式法拉第筒、抑制电极、绝缘层和底座等组成。应用该探测器测量了电子加速器的束流均匀度，计算了被辐照样品的吸收剂量，将为电子加速器的改造、生物辐照、材料辐照提供重要参数。     

透射电离室作为低能质子束流监测器的研究与应用

为有效监测低能质子的束流强度,研制了一种透射型电离室,用于HI-13串列加速器上低能质子束流的监测。研究了它的基本计量学性能,结果表明,各项性能均满足工作级电离室的要求。与传统的侧向束流监测用金硅面垒探测器测量结果相比,基于同向测量的透射电离室作为监测探测器明显优于金硅面垒探测器,提高了测量结果的准确度。     

MLFC在质子单粒子效应实验束流诊断中的应用

对宇航微电子器件进行抗质子辐射性能评估时,常利用加速器产生的质子束流来测量其质子单粒子效应截面曲线（σ-E曲线）。基于北京HI-13串列加速器重离子辐照装置,研制了适用于质子能量测量的多叶法拉第筒（MLFC）,为今后开展质子单粒子效应辐照实验奠定基础。测试结果表明,研制的MLFC既可测量质子能量和束流强度,也能测量质子束流的能量纯度,这对判定束流是否符合实验要求及调束非常实用。     

北京质子直线加速器的束流测量探头

本文介绍了北京质子直线加速器的束流测量探头如荧光靶探头,束流变压器,发射度测量探头,束流截面测量探头,能散度测量探头,法拉第筒,减能器等的作用,机械结构及加工工艺。     

100MeV回旋加速器质子剂量测量方法

<正>中国原子能科学研究院的100 MeV质子回旋加速器是目前国内唯一一个可用于空间质子辐射损伤效应研究用的加速器,其建立的S3束流线上已在质子辐射生物效应方面开展了相关的工作。在中能质子辐射生物效应研究过程中,其质子剂量的准确性测量是研究其生物效应和照射剂量的量效关系的关键。目前采用的束流诊断方法是利用SEEM探测器和法拉第筒对标的方法对束流注量率以及质子注量进行诊断,然后通过换算     

BEPCII直线加速器发射度丝靶测量及软件开发

丝靶探测器是一种可以精确测量束流截面尺寸的装置。近年来,BEPCII在注入器末端安装了一组丝靶探测器,用来测量直线加速器出口的束流发射度,改进优化了束流截面和发射度测量计算的方法,提高了数据处理速度。同时,根据BEPCII丝靶测量流程,开发了发射度测量计算软件,实现了束流尺寸和发射度的实时在线测量,进一步提高了发射度的测量速度,为BEPCII的注入优化提供了参考。     

用于自由电子激光装置的丝扫描束流横向截面测量系统原型机

基于丝扫描系统的束流横向截面测量为半阻拦式的测量方法,相比于截面靶测量对束流影响较小。上海高重复频率硬X射线自由电子激光装置(SHINE)束团截面在线测量系统计划采用丝扫描技术实现,为此设计研制了由丝靶探头、机械运动机构、束损探测器、电子学系统构成的丝扫描束流横向截面测量系统原型机。本文介绍了该原型机的工作原理、具体设计及在丝扫描探头上游安装腔式束流位置测量(CBPM)系统进行束流中心位置和束团电荷量精确补偿的优化方案。为精确评估该样机系统性能,在上海软X射线自由电子激光(SXFEL)中相邻位置布局了丝扫描探头和YAG靶截面探头,通过同时测量并对比同样束流截面的方法,对丝扫描系统原型机性能进行了束流实验评估。束流实验结果表明,在束团电荷量500 pC、电子能量0.84 GeV的条件下,丝扫描技术可用于电子束团的在线半阻拦式截面测量,测量不确定度好于30μm,测量结果与SXFEL装置标配的YAG靶截面靶测量系统结果一致。     

100 MeV强流质子回旋加速器超高真空系统研制

中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200 μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^-6 Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用的通路有限,为此主真空系统设计为内置式低温冷板结合商业低温泵的排气方案以增加系统整体的抽气能力。设计、加工完成的真空系统已成功应用于100 MeV强流质子回旋加速器上,为加速器的束流调试和正常供束提供了有利的保障。     

新型平板电离室的研制与初步测试北大核心CSCD

研制一款同时测量质子束流与剂量的平板电离室。利用基于有限元分析的Ansys模拟软件和Geant4蒙特卡罗软件对电离室电场分布、等效水厚度、不同能量质子束穿过电离室后的横向散射等参数进行模拟,进而优化电离室结构。并利用YXLON 450 kV X射线管、6 MeV脉冲加速器与北京大学串列加速器对电离室进行初步测试,电离室运行稳定,射线位置二维分布信息采集准确,性能良好。     

AB-BNCT中子靶物理设计分析

质子加速器适用于为硼中子俘获治疗提供中子源,其中子源强及能谱较反应堆中子源更具可调性。中子靶物理计算分析是加速器中子源设计的基础,为其提供粒子能量、流强等参数需求分析,并为靶体结构尺寸设计、中子慢化和屏蔽分析等提供前端参数。本文利用MCNPX蒙特卡罗程序,通过对质子打靶的中子产额和能谱、靶体能量沉积、打靶后靶材放射性活度和中子出射空间角分布等进行研究,提出能量2.5 MeV质子轰击100～200 μm锂靶的设计,并用模拟计算数据论证其合理性。该设计中子源在1 mA流强质子轰击下,源强可达9.74×10¹¹ s^-1;拟设计15 mA、2.5 MeV质子束产生的中子源,在治疗过程中靶材放射性活度累积最大值约为1.44×10¹³ Bq。     

Lifetime estimation of IGBT module using square-wave loss discretization and power cycling test

The Shanghai advanced proton therapy facility is a proton cancer treatment device designed and built by the Shanghai Institute of applied physics at the Chinese academy of sciences. The accelerator part comprises a proton linear accelerator (linac) injector and a circular synchrotron. An alternating current current transformer (ACCT) is used for non-intercepting beam current measurement at the drift tube linac exit. According to the beam characteristics, the ACCT is required to complete real-time beam current and pulse width measurements at currents of 3–30 mA, frequencies of 1–10 Hz, and pulse widths of 40–400 μs. In this paper, we report the design and development of an ACCT. The designed ACCT was simulated using CST Microwave Studio, and calibrated using an oscilloscope and signal generator. Variations in the output signal of the ACCT were investigated as a function of ceramic gap size, number of coil turns, and resistance. According to the simulation and experimental results, the optimal number of coil turns was found to be 30. In addition, a low-pass filter was adopted to filter the noise introduced during long-distance signal transmission using a coaxial cable with the length of 20 m. The calibration results show that the corresponding rise time of the ACCT is 800 ns with the sensitivity of 8.2 V/A and a droop of less than 1%, meeting the design requirements.

     

CSNS束流损失监测系统前端模拟电路设计

中国散裂中子源(CSNS)束流损失监测系统利用气体电离室来探测束流损失,电离室输出信号需在前端模拟电路中进行信号处理。本工作自主设计开发了束流损失测量系统前端模拟电路,采用跨导放大的方式实现了低重复频率、低占空比、弱电离室信号的电流 电压（I-V）变换测量。同时,电路还实现了对较大束流损失的快速响应,保障加速器设备的安全运行。联机测试结果表明,该电路满足系统要求。     

GeV/mA量级高功率圆形加速器中整数共振的抑制与利用

固定场交变梯度加速器（FFAG）是下一代GeV/mA量级高功率加速器的可能性方案,有潜力产生平均功率高达数个兆瓦的质子束。GeV量级等时性FFAG属于圆形加速器,目前主要面临整数共振穿越和高功率束流的高效率引出两个瓶颈问题。为了解决这两项瓶颈问题,本文提出了整数共振抑制器（IRS）的概念。IRS不仅对整数共振有显著的抑制作用,还可以利用整数共振激发可控的径向振荡,扩大引出圈间距,提高引出效率。以中国原子能科学研究院提出的等时性FFAG（CYCIAE-FFAG）方案为例,IRS不仅可有效抑制整数共振引起的束流包络增长（小于5%）,还可以用作引出圈间距优化（扩大至3 cm以上）。理论分析与数值模拟表明,基于IRS的设计方案有潜力成为下一代GeV/mA量级高功率圆形加速器的解决方案。     

65 nm工艺SRAM低能质子单粒子翻转实验研究

基于北京HI-13串列加速器质子源及技术改进工作,获得2～15 MeV低能质子束流。针对商业级65 nm工艺4M×18 bit大容量随机静态存储器（SRAM）,开展了质子单粒子翻转实验研究。实验结果表明,低能质子通过直接电离机制可在存储器中引起显著的单粒子翻转,其翻转截面较核反应机制引起的翻转截面大2～3个数量级。结合实验数据分析了质子翻转机制、LET值及射程、临界电荷及空间软错误率等,分析结果表明,实验器件翻转临界电荷约为0.97 fC,而低能质子超过高能质子成为质子软错误率的主要贡献因素。     

Conceptual design of an 800 MeV high power proton driver

This paper outlines the conceptual design work of a high power proton cyclotron proposed by the China Institute of Atomic Energy (CIAE) for a spallation neutron source, accelerator driven systems, production of radioactive ion beams, and other applications. For this cyclotron the 100 MeV injection proton beam is currently considered to be provided by the CYCIAE-100 cyclotron, which is under construction at CIAE and will be later replaced by a dedicated injector for beam upgrading. In order to minimize beam losses for high intensity operation, large turn separation at the extraction has first priority. After analyzing of different scenarios, including super conducting designs, a warm magnet solution was chosen. The conceptual design, field calculations, RF cavity simulations, etc. will be presented in the paper.     

射频四极场加速器低能强束流传输注入系统的实验研究

对加速器驱动的次临界系统（ADS）的射频四极场（RFQ）加速器的低能强流束流传输系统进行实验研究,给出了在强流离子束束腰附近测量束流参数的方法,并测量了强流质子注入系统在RFQ入口处的束流参数。目前,该系统已成功地应用于强流射频四极场质子加速器中。     

硼中子俘获治疗加速器ECR质子源电磁场仿真设计

电子回旋共振(ECR)质子源具有可给流强高、亮度高、可靠性高、使用频率高、易维护、小型化等优点,因而被硼中子俘获治疗(BNCT)装置的直线加速器所采用。本文利用CST软件对2.45 GHz ECR质子源进行优化设计。优化后ECR质子源的等离子体发生器腔体的尺寸为101.12 mm×45.00 mm,给出了脊波导耦合器的最优尺寸参数,使等离子体发生器腔体内电场强度提高为普通波导的4.5倍。通过Opera-3D对ECR质子源的引出电极结构进行了仿真计算,并给出了优化参数。另外,初步设计了质子源的线圈磁铁系统,优化了磁场分布。本文结果为质子源的研制提供了数据。