"预聚束器-斩波器"结构对慢正电子束流束团化的影响模拟

慢正电子湮没寿命谱测量是一种灵敏度高且可以无损探测材料微观缺陷的重要分析方法,束流束团化系统是实现该技术的核心部件,主要用来产生满足寿命测量时间分辨的束团并提供正电子产生的时间信号。本文选用Parmela程序,基于"预聚束器-斩波器"束团化系统,模拟计算了不同束流参数对150 ps(半高宽)束团化结果的影响并与"斩波器-预聚束器"束团化系统的计算结果做了对比,结果表明:提高束流能量、降低束流能散以及缩小束斑尺寸有利于提高束团化效率。数据显示:当束流能量≥500 eV、能散≤5 eV、束斑≤12 mm,"预聚束-斩波器"束团化系统的正电子利用率≥20%、聚束效率≥85%;且在相同束流参数下,"预聚束器-斩波器"束团化系统的正电子利用率要优于"斩波器-预聚束器"。     

脉冲慢正电子束流的检测

本工作设计了一种通过测量脉冲慢正电子湮没辐射在闪烁探测器的积分效应进行测量和标定脉冲正电子束流强度的方法.通过对探测器的刻度,定量测量了北京慢正电子强束流项目中慢正电子束流的流强和能谱发布,为脉冲正电子束流的直流化设计提供了依据.     

北京慢正电子强束流性能研究

采用电子束流以及脉冲慢正电子束流对系统进行了调试,对束流系统的性能参数进行了测定和研究。实验结果表明,系统对于模拟电子的传输效率高于98%,电子束斑直径小于5mm。在目前加速器短脉冲的运行模式下,脉冲慢正电子束流的强度达到了105/s以上,IP成像板束流沉积形貌直径小于15mm,脉冲慢正电子束流微分能谱半高宽(FWHM)约为10eV;;在高于3×10?Pa的超高真空中,慢正电子在直流化管道内7存贮40ms后,束流强度减弱到原来的50%。系统各项性能运行参数达到了设计要求。     

串列加速器束流的纵向输运特性分析

本文论述了串列加速器纵向束流光学的分析方法,利用极值方法解决了束团纵向传输中的聚束器的非线性效应,利用此方法可获得束流纵向特性的各有关参数。并对HI-13串列加速器的重粒子脉冲性质进行了分析。     

双漂移谐波聚束器的物理设计

为了满足北京放射性核束装置计划中超导直线助能器对ＨＩ－１３串列加速器束流脉冲化系统的要求，同时兼顾目前快中子飞行时间测量实验的需要，进行了双漂移谐波聚束器的物理设计。聚束器基频为６ＭＨｚ，可以对质子、氘直至铯等所有离子束进行脉冲聚束，束流利用效率可达５０％—６０％，质子等轻离子脉冲束的脉冲时间宽度小于１ｎｓ。设计中分析了串列加速器束流传输系统中影响脉冲束流性能的各主要因素，通过束流纵向相空间的传输模拟计算，获得了满意的结果。     

慢正电子寿命谱仪电子学系统原型机研制

我们采用低能脉冲调制正电子束技术设计了一套慢正电子寿命谱仪装置.此装置要求其脉冲调制系统能够给出一路边沿<2 ns、宽度≈7 ns、幅度>5 V的50 MHz脉冲信号和两路频率分别为50 MHz、200 MHz的正弦信号,同时要求其时间测量系统能达20 ns的量程和74 ps的测量精度.本文介绍了脉冲调制和时间测量系统原型机设计及各项主要指标的测试.结果表明,电子学系统原型机已达到谱仪系统设计指标要求.     

Nuclear Physics Unusual Signature Inversion at Low Spins in N=99 Rare Earth Nuclei

用来对粒子进行纵向调制的聚束器是束流脉冲化的主要光学元件，它的作用是将特定相宽的束流在时间上压缩成一短的窄脉冲。连续束段中的带电粒子在聚束器的调制作用下经一段距离的飞行后，形成很窄的脉冲，这个脉冲宽度必须小于回旋加速器中高频的接收相宽，从而使压缩后的脉冲束全部被回旋加速器高频系统捕获。由于粒子束在聚束器的作用下，     

低能强流氘束脉冲系统研制

为在靶上形成重复频率为4 MHz、脉冲半高宽为2 ns、平均流强为60 μA、能量为1~100 keV的氘束脉冲束,研制了1台低能氘束的脉冲化系统.系统设计中考虑了空间电荷效应,对脉冲化系统进行束流光学计算,得到了最合理的布局.通过对单漂移聚束器和切割器的计算,获得了最佳参数.针对运行于40 kV的高压平台上的特点,设计了分布式自动控制系统.设备就位后,进行了安装与调试,各设备正常运行并达到设计指标,控制系统能够方便、可靠地控制并检测高压平台上所有设备的运行情况.     

聚束系统设计与计算程序

LMOVE程序是一个模拟粒子纵向运动的FORTRAN语言程序。它可以计算由三电极双间隙聚束器(或这种聚束器的组合)、单狭缝谐波聚束器、静电加速管和自由飘浮空间组成的束流脉冲化系统。程序采用大量粒子模拟束团在纵向相空间内的运动,并用Monte-Carlo方法随机产生相空间内各代表点的初始条件。因此,较为适合模拟粒子在配有聚束器件的静电加速器中的纵向运动。本程序不考虑粒子的空间电荷效应。     

六硼化镧电子枪

所研制的电子枪,阴极材料采用六硼化镧LaB_6。该电子枪实验结果表明其性能较目前常用的金属钨、钽阴极材料优越。试验用电子枪阴极直径为8mm,试验条件为阳极脉冲高压80 kV;脉冲宽度2μs;重复频率50 Hz,由实验曲线推得的阴极温度1390℃,此时法拉第筒上测得的脉冲束流流强可达180 mA;电子束流包络线发射度为94.7πmm·mrad;80%束流发射度为16.9πmm·mrad。     

北大4.5MV静电加速器束流脉冲化系统

４．５ＭＶ静电加速器是北大设计和建造的单级静电加速器。为了能够利用飞行时间法进行中子能量测量，需要把连续束变成短脉冲束。为此，在该器上配置了束流脉冲化系统。文章主要介绍４．５ＭＶ静电加速器束流脉冲化系统所采用的９ＭＨｚ射频聚束器和１．５ＭＨｚ射频切割器及有关的电子学线路、粒子纵向运动的模拟、对横向聚焦的要求。实验结果表明，可以获得的脉冲宽度为１．８ｎｓ。     

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&#176;@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。     

4.5MV静电加速器离子聚束电路的设计

在加速器中产生脉冲中子源需要对离子源脉冲化。采用10MHz聚束和2.5MHz扫描频率，通过在交叉场分析器设置直流偏置电压和变频切割电压，改变离子束脉冲频率，使之从2.5MHz到39KHz可调。本文介绍了脉冲频率可调，幅度可调的脉冲化电路的改进设计及初步实验结果，并给出功放热设计参考。     

回旋加速器脉冲化实验系统的物理设计

利用现有强流负氢离子源实验台架，充分考虑现有注入线和中心区的设计，建立强流脉冲化实验装置，将几十至百keV量级的强流束进行脉冲化，将70MHz（中心实验台架10MeV紧凑式回旋加速器的高频频率）连续波负氢束脉冲化为重复频率1～8MHz，脉冲宽度约为10ns。     

基于100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器的束流切割器研制

通过理论分析和仿真模拟对中国原子能科学研究院一台100 MeV强流质子回旋加速器的束流切割器进行了优化设计,并同时研制出两套束流切割器进行实测对比,选定最佳方案。该切割器波形选择为回旋加速器高频频率的16分频28 MHz正弦波,具有结构紧凑体积小、螺旋谐振器Q相对较高、加载切割电压较高且功率损耗低、无需水冷等特点,同时配套研制了一套开口形状为正方形的选束狭缝装置。最后在实验终端成功获得了能量为100 MeV、重复频率为56 MHz的脉冲质子束。该切束器的成功研制不仅满足了核数据测量的应用需求,还极大地推动了回旋加速器束流脉冲化技术的发展。     

正电子致电离截面实验中束流强度的在线测量

本文采用HPGe探测器实时收集了正电子碰撞厚Ti靶伴随产生的湮灭光子,并结合HPGe探测器对放置在碰撞点处²²Na标准源产生的511 keV湮灭光子的探测效率刻度值,得到了8~9.5 keV正电子引起Ti原子内壳层电离截面实验中正电子束流强度的实时测量结果。结果表明,在实验测量的38 h内,基于²²Na标准源慢正电子束流装置产生的正电子束流强度不稳定,随时间的变化有着不同程度的衰减,且存在小幅度波动现象。因此,低能正电子致原子内壳层电离截面实验中应采用在线法获取慢正电子束流强度。     

EicC束团缺失时的束束效应研究

EicC（the highly polarized electronion collider in China）是由中国科学院近代物理研究所提出的极化电子-离子对撞机装置。在电子-质子对撞模式中,EicC的电子环（eRing）内有256个电子束团,质子环（pRing）内有448个质子束团。由于两个环内的束团数不同,当束流中的束团出现缺失时,束团缺失带来的影响会通过束束相互作用传递给多个电子与质子束团,进而可能会使束流不稳定。为研究束团缺失对束流稳定性的影响,本文使用束束相互作用模拟程序AthenaGPU进行了自洽的模拟研究。模拟结果显示,缺失电子束团不会使束流出现相干不稳定,但缺失一定数目的质子束团时会引起偶极或四极不稳定,且使对撞亮度迅速衰减。调节名义工作点后可使束流避开共振区,不再出现偶极或四极不稳定。     

纵向非均匀密度分布束团的空间电荷效应

采用直线加速器中的有限圆柱空间电荷模型，推导得出了电荷束团的纵向密度分布为水袋型和抛物线型与横向密度分布为均匀（Ｋ－Ｖ）型，水袋型、抛物线型及高斯型等各种组合非均匀密度分布的空间电荷场分布，藉以考察束团的非线性空间电荷效应。     

强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金Al-25Si微观组织和耐蚀性的影响

用强流脉冲电子束处理过共晶铝硅合金表面,并对Al-25Si合金微观组织形貌、物相及耐蚀性进行分析和测试。结果表明,强流脉冲电子束处理在合金表面诱发的快速熔凝过程实现了铝硅合金表层晶粒细化,粗大初生硅颗粒熔化,硅元素固溶到铝基体中,合金表面成分趋于均匀化分布。截面组织分析指出重熔层(8-9μm)与基体之间有明显界限,致密度提高。24 h盐浸失重法测试中,A1-25Si合金经强流脉冲电子束处理后腐蚀失重减小0.008 g,腐蚀速度降低12.1%,耐蚀性能提高。     

强流脉冲电子束轰击对单晶Si表面形貌的影响

用强流脉冲电子束技术对两种取向的单晶Si片进行了表面轰击,对电子束诱发的表面形貌进行了分析.实验结果表明,当能量密度～3 J/cm2时,轰击表面开始形成大量的熔坑.能量密度～4 J/cm2时,表面开始出现微裂纹,微裂纹的形态与单晶Si的晶体取向密切相关;强流脉冲电子束轰击能够诱发表层强烈的塑性变形,[111]取向单晶Si表面出现剪切带结构,而[001]取向单晶Si表面变形结构则以微条带为主;此外,变形区域内还出现大量<100 nm的微孔洞形貌,这些微孔洞的形成为制备表面多孔材料提供了可能.