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。     

强流紧凑型回旋加速器注入线Beam Profjle在线监视系统

束流分布在线测量系统的任务是完成注入线上法拉第筒处的束流径向分布测量，主要用于诊断束斑大小和形状，为离子源束流指标测试、束流引出做好准备工作。同时调束试验中，利用束流分布在线测量系统可判断束流中负氢离子束的径向分布，为离子源的调试、试验提供1种测量手段。     

法拉第筒负高压环的改进

在用法拉第筒校准丙氨酸剂量计对质子的吸收剂量研究中，把法拉第筒置于丙氨酸剂量计之后，以法拉第筒为绝对测量标准来校准剂量计的吸收剂量，这就要求法拉第筒测量束流的准确性非常高。为了更加准确测量质子的吸收剂量，对法拉第筒经行了改进，并在10MeV质子束流下测试改进后的法拉第筒性能。     

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。     

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。     

12 100MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计

100MeV强流回旋加速器要求引出质子束流强达到200μA，并计划提供脉冲束流。为达到高的平均流强，并具有提供脉冲束的能力，轴向注入系统的设计有两种方案，即对应于1#和2#注入线，如图1所示。     

中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术研究

中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器。建成的100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器(CYCIAE-100),是目前国际上能量较高的一台紧凑型强流质子回旋加速器,最高流强达到520 μA,束流功率达到52 kW。建成的硼中子俘获治疗用的质子回旋加速器,也是我国首次自主研发成功的引出质子束流强达到mA量级的强流质子回旋加速器。在系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器研发过程中,CIAE对剥离引出后的束流色散效应、剥离膜与束流夹角对引出后的束流品质的影响、单圈剥离引出技术等紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术等方面展开了研究,且自主开发出了剥离引出计算程序,为紧凑型强流质子回旋加速器的应用作出了贡献。     

回旋加速器中心区实验装置剥离引出计算分析

改进了30 MeV回旋加速器剥离引出程序CYCTRS,计算了10 MeV回旋加速器不同能量束流引出剥离点的位置,着重计算分析了10 MeV能量点的束流剥离引出的光学特性,为设计加工束流引出系统提供了重要的参数依据。 10 MeV回旋加速器加速H-离子,采用剥离引出。该加速器将主要用于强流加速     

15-20mA负氢离子源的设计

制约强流质子回旋加速器技术发展的一个主要因素是离子源的束流强度以及束流品质，为提高引出流强、改善束流品质，中国原子能科学研究院一直致力于离子源的发展。2000年建成了平均流强5．2mA的负氢离子源，束流发射度达到了0．65πnm-mrad，2004年建成了高于10mA的负氢离子源。为进一步提高束流流强，满足中国原子能科学研究院串列加速器升级工程的需求，在原有10mA负氢离子源基础上设计1台新的离子源，将平均引出束流提高到15-20mA。     

强流紧凑型回旋加速器注入线Beam Profile在线监视系统

束流分布在线测量系统的任务是完成注入线上法拉第筒处的束流径向分布测量,主要用于诊断束斑大小和形状,为离子源束流指标测试、束流引出做好准备工作。同时调束试验中,利用束流分布在线测量系统可判断束流中负氢离子束的径向分布,为离子源的调试、试验提供1种测量手段。 1 测量原理 法拉第筒头部结构示于图1。法拉第筒位于束流注入线之上,外部离子源之下。在法拉第筒头部挡板上开1条2 mm宽的线缝。当法拉第筒进入和退出时,束流通过线缝打到下面的测量电极上,与大地形成回路。法拉第筒尾部连接涡轮涡杆,带动定位滑动电阻,提供线缝的相对位…     

HI-13串列加速器核孔膜辐照专用束流线的研制

所研制的HI 13串列加速器核孔膜辐照束流线没有采用扫描装置 ,但采取了一些有效措施 ,使束流展宽面积大于 30mm× 30 0mm ,束流均匀度好于 80 %。辐照真空盒中安装有观察窗和荧光屏 ,可观测束流展宽尺寸 ;在 y方向移动的法拉第筒 ,用于测量束流稳定度 ;在x方向移动的三法拉第筒装置 ,用于测量束流的均匀性。束流线已提供使用 ,运行情况良好。     

直流束流变压器（DCCT）的研制

直流束流变压器（DCCT）作为束流诊断的一种重要测量装置,重点测量平均束流流强,是加速器运行的一个重要参数。由于它采用无拦截束流测量原理,可长时间在线测量束流,而不会对束流产生任何影响,也不会造成放射性剂量污染,是一种非常实用的在线束流流强测量装置。     

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。     

同步加速器慢引出束流频谱定量分析及其应用

引出束流的时间均匀性是同步加速器慢引出研究领域中的重要研究方向,优化时间均匀性需先判断引出束流不均匀性即束流纹波的主要来源。引出束流频谱在分析束流纹波时起关键作用,但常规的引出束流频谱分析仅通过频谱幅度判断主要的束流纹波来源,遇到宽频束流纹波时常规方法无法正确反映宽频纹波对时间均匀性的影响。为此,本文提出引出束流频谱定量分析方法,并将该方法应用于西安200 MeV质子应用装置同步加速器引出束流的时间均匀性的分析及优化中。该方法可正确反映宽频纹波对时间均匀性的影响,根据该方法可对不同来源的束流纹波进行分类,定量计算不同类型的束流纹波对不均匀性的贡献,实现量化比较不同类型纹波影响,明确需优化的目标。     

100 MeV回旋加速器工程的设计和建造进展

100MeV强流回旋加速器及束流管道系统（CYCIAE-100）工程计划建设1台能量为75-100MeV、质子束流强度200μA的回旋加速器，7条质子束流管道和2条中子束流管道。2006年，重点完成了初步设计，并开展施工设计工作；开始工程重大设备的制造工作；基本完成了研究试验项目。     

强流负氢离子源发射度测量仪研制

在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100 MeV回旋加速器采用18 mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100 MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。     

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。     

静电单透镜在低能强流离子束输运中的应用

本文介绍北京大学重离子所RFQ组利用静电单透镜进行低能强流离子束束流输运的情况.在北京大学1 MeV ISR RFQ加速器的升级改造中,我们在低能输运段使用了2个静电单透镜进行调束,当引出电压为22kV时,在RPQ入口处得到了归一化均方根发射度为0.12 7× mm·mrad、峰值流强6 mA的脉冲氧离子束(相当于24mA质子束流).以及用静电单透镜聚焦强流氢离子束的初步实验实验.     

上海质子治疗装置束流输运系统物理设计

介绍上海质子治疗装置束流输运系统的设计.输运系统将主环引出的能量为70-250 MeV的质子束送入不同治疗室,并实现所需的束斑形状.匹配主要考虑共振慢引出造成的相空间畸形和治疗计划对束流形态的要求,通过TRANSPORT程序进行匹配,得到了输运系统的磁聚焦结构和线性光学参数曲线图.通过模拟发现,该设计有较大的灵活性,能...     

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。