用于CSNS和PA束流损失监控(BLM)系统的电离室设计参数的优化

运用GEANT4蒙特卡洛模拟程序包,对用于中国散裂中子源(CSNS)和质子加速器(PA)束流损失监控系统(BLM)的γ电离室探头进行模拟研究,由模拟计算给出优化的电离室设计参数。工作气体选用1个大气压的氩气;内、外电极用无缝不锈钢管代替镍管,它们的分别为0.1和0.15 mm;屏蔽外壳亦选用1 mm厚度的不锈钢。按照以上参数制成的电离室模型用放射源测试,性能良好。     

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。     

中国散裂中子源加速器注入束流损失调节研究

注入系统是中国散裂中子源（CSNS）加速器的核心组成部分,对束流功率提升和稳定供束运行具有重要意义。注入束流损失是快循环同步加速器（RCS）能否在高功率下运行的决定因素之一。本文首先研究CSNS加速器注入束流损失的主要来源,包括注入参数不匹配、注入方式选择、剥离膜散射粒子损失、未被剥离的粒子损失等。其次,根据加速器的束流调节进程,对不同来源的束流损失进行调节和优化,降低注入束流损失,提高注入效率。最后,总结注入束流损失调节结果,初步测量得到注入效率约99%,并对进一步降低注入束流损失、提高注入效率提出改进方法和意见。     

快响应束流损失监控(FBLM)系统液闪探测器初样的研制

给出快响应束流损失监控(Fast Beam Lost Monitor,FBLM)系统的液体闪烁体探测器初样的研制.在高频四极加速器(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)实验装置上的测试表明,液闪探测器能给出宽度为500 μs 束流宏脉冲结构,能逐个显示出宏脉冲内490 ns的束流切束脉冲.液闪...     

CSNS束流剖面测量系统前端模拟电路设计

剖面测量系统是强流质子加速器低能量直线段的关键束流诊断系统之一,开展束流剖面研究对直线加速器调试非常重要,其中前端模拟电路设计是该研究工作的核心内容。本文介绍了中国散裂中子源(CSNS)束流剖面测量系统前端模拟电路的功能设计、指标测试、工程应用。本前端模拟电路同样适用于CSNS的发射度测量,本电路已经在CSNS离子源发射度测试中使用,通过发射度测试、束流剖面测量证明了该电路完全满足了系统的要求。     

用于CSNS反角白光中子能谱及注量率测量的快裂变室

即将建成的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)反角白光中子束线可为核数据测量提供高注量率的脉冲白光中子束流,填补我国核数据测量用白光中子源的空白,提高我国核数据测量水平,满足核能、核技术及基础核物理研究对核数据的需求。该束线建成后,其中子能谱及注量率的精确测量将是开展其它物理实验的基础,快裂变电离室因其独特优点被选为中子能谱和注量率测量探测器。通过实验研究了快裂变电离室的粒子分辨性能、时间分辨性能;确定阴、阳极的合理间距为10 mm,据此测得电离室的时间分辨约15 ns;利用235U样品量计算的探测效率与利用伴随粒子法给出的探测效率在不确定度范围内符合,因此可以标定快裂变室的探测效率。通过这些工作,完成了满足反角白光中子束能谱及注量率测量需求的快裂变室的物理设计。     

散裂中子源(3.7GeV p+Pb)靶散裂研究中Lavsan探测器的应用

利用Lavsan探测器探测了直径8cm，厚20cm的铅靶中散裂反应的分布规律，并利用理论对实验结果进行了模拟解析，同时利用实测的散裂产物在靶区的分布验证了Lavsan探测结果及理论模拟结果。     

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。     

基于CSNS壁电流探测器数据采集的定制示波器的研制

壁电流探测器是观测粒子加速器瞬时束流信息的一种重要手段。中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器中安装了两个壁电流探测器,其中一个壁电流探测器用来测量束流的微脉冲信息。本文介绍了壁电流测量系统的硬件和软件,鉴于传统示波器在垂直分辨率及存储深度等方面的局限性,提出了一种定制示波器来进行壁电流的信息读取,并利用LabVIEW编程实现了20 ms内束流信息的宏脉冲读取及微脉冲结构的分析,使用同步的环高频信息分析能得出快循环同步加速器中双束团关于相位、圈数、每圈束团形状等方面的相关信息。     

CSNS RCS环BPM电子学实现

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步环(RCS)上需要束流位置检测器(BPM)来检测束流位置偏移。论文介绍该系统中读出电路的设计和实现。设计BPM读出电路的最大挑战就是接收和处理大动态范围(5.8 mV~32 V)和变化宽度(80~500 ns)的探头引出信号。文中介绍的模拟电路,采用由模拟运放和模拟开关构成可变增益放大器的结构,能够接收和处理该探头引出信号。另外,对于一个BPM系统,精确的实时束流位置检测是必须的。本设计基于FPGA,开发了计算逐束团位置信息和束流闭轨模式位置信息的实时算法。此外,设计实现了工程所需的各种功能,包括30 s逐束团位置缓存、基于VME总线的数据读出和控制、FPGA程序的在线加载等。初步测试显示,在最小信号10 mV时,逐束团位置分辨是0.9 mm,束流闭轨模式位置分辨为50μm。     

CSNS真空控制设备监测与信息管理系统的研制

中国散裂中子源(CSNS)真空控制系统采用横河PLC和MOXA嵌入式串口设备实现真空阀门的开关和真空度的采集及相关联锁保护。本文使用CSS建立了CSNS真空控制设备及真空状态实时监测的操作员界面（OPI）。在此基础上,通过开发CSS插件,连接控制线缆数据库,实现了被控信号与被控设备及线缆的在线关联查询功能,通过被控信号即可确定设备位置和连接的线缆,方便日后的维护运行。     

兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置测量系统的研制

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置测量系统设计的基本原理、ＰＩＣＫＵＰ探针参数的选择以及有关物理的计算。并完成了桌上实验,得出了有关结论。     

中国散裂中子源快循环同步加速器射频系统的设计与研制进展

研制了大功率宽带快速扫频射频系统,其用于中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）中,主要包括铁氧体加载谐振腔、射频功率源、偏流源和低电平控制系统。射频系统工作重复频率为25 Hz,扫频范围为1.022～2.444 MHz,单个腔体（双加速间隙）可提供最大30 kV加速电压。两级的调谐控制能解决快速扫频过程中的系统失谐问题,采用束流前馈、直接反馈等多种技术手段可对束流负载效应进行补偿。     

用于CSNS反角白光中子源的双屏栅电离室设计及性能研究

为测量中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source, CSNS）反角白光中子源150 keV以下能区飞行时间法中子能谱,研制基于¹⁰B(n, α)⁷Li和⁶Li(n, t)α核反应的双屏栅电离室,采用薄窗和薄底衬的结构设计。通过Garfield++、SRIM和Simcenter Magnet Electric程序对屏栅电离室的工作气体、极间距和电场分布等工作参数进行模拟设计,并采用α源及CF₄、P10、90%Ar-10%CO₂三种气体对电离室进行性能参数测试。结果表明,选定电子漂移速度快、扩散系数小,以及阻止本领大的CF4作为CSNS/Back-n束上测试工作气体,阴极-栅极和栅极-阳极间距分别为20 mm和5 mm。屏栅电离室收集区74 mm范围内是电场均匀区,场强的相对偏差≤0.03%;性能测试结果表明,工作气体为CF₄时,电离室对²³⁹Pu/²⁴¹Am/²⁴⁴Cm混合α面源具有很好的能量分辨,最佳能量分辨率为2.4%@5.48 MeV。对比平板型电离室和硅微条探测器的测量结果,验证了本工作研制的屏栅型电离室的能量分辨优势。     

基于GEM的中子束线监测器电子学系统研制

简要介绍了一种基于GEM(Gas Electron Multiplier气体电子倍增器)的、用于对中子束进行实时监测的中子束线监测器GEM Monitor,重点介绍了其中电子学部分的设计,包括电路工作原理、系统结构、子板设计及Monitor母板FPGA逻辑及其算法的实现。最后给出了相关测试结果。     

合肥光源钮扣型束流位置检测器的设计计算

对合肥光源中使用的钮扣型束流位置检测器进行了相关参数的计算,计算了水平和垂直方向的灵敏度。对内在分辨率和传输功率进行了估算。用优化后的检测器安装位置参数对束流位置进行了高精度数值仿真,对测量数据用差比和和对数比方法进行处理,得到直观的mapping图和拟合多项式。对束流和信号进行仿真拟合,当束流位移从（0mm,0mm）到（4mm,4mm）时,归一化和信号的变化小于5×10－3。