中子反射谱仪前端导管优化

基于两种中子反射谱仪设计(A:前端为8.0 m垂直聚焦导管,入口200mm,出口40 mm;B:前端为1.6+3.4m水平偏转垂直聚焦导管,入口100mm,出口50mm),对其前端偏转/聚焦导管进行了中子束模拟,结果表明:1)在特征波长为0.4 nm的冷中子导管末端,没有必要再次偏转束流以减低本底;2)与建议方案相比,概念设计中的注量下降了52.8%,而水平方向发散度增大了24.1%,垂直方向发散度减小60.7%;3)聚焦导管长度应不低于6.0 m,导管聚焦超镜m值在2.0-2.5最佳,两侧超镜m值对束流几乎无影响,使用中子束高度应不低于150mm可达到较好的注量率和发散度.     

用于中子单色器镶嵌分布测量的γ衍射源设计

用γ衍射法测量中子单色器镶嵌角分布,要求γ入射束具有强度大、单能性好、发散度小等特点。为了满足上述要求,须对γ射线源(金材料)的形状和尺寸进行设计。本工作通过分析束流强度、束流发散度与束斑形状的关系,给出了金材料的矩形设计方案;通过蒙特卡罗计算,分析γ自吸收和γ康普顿散射在不同厚度下分别对束流密度和单能性的影响,给出矩形金材料在x、y、z3个方向的尺寸分别为0.6、6和10mm。用所设计的金材料制成γ源,成功实现了用γ衍射法对Ge单晶中子单色器镶嵌分布的测量。     

BEPCⅡ束损系统研究

为更好掌握储存环中的束流状态,在北京正负电子对撞机二期工程的储存环上建立了以二极管为探测器的束流损失探测系统。用蒙特卡罗软件对损失束流产生簇射电子的分布情况进行了模拟,为安装束损探测器位置提供了依据。搭建了包括探头、数据获取系统、数据传输系统在内的束损系统。对束损过程进行了详细的分析与描述。对北京正负电子对撞机多年的束损数据进行了整理分析,对其在丢束诊断、束流寿命研究等多个方面应用情况进行了总结。数据显示建立的束损系统工作状态稳定,是优化机器参数、改善束流寿命、分析丢束过程的有力工具。     

复旦大学单粒子微束研制进展

建设了一基于复旦大学2×3 MV串列加速器的单粒子微束装置。离子束经分析磁铁30°水平偏转传输后再经90°偏转磁铁竖直上行至辐照终端,以内径1.5 μm的毛细玻璃管微准直器获取离子微束。采用薄膜闪烁体结合光电倍增管的探测结构对微束离子进行精确探测和计数,并以高压静电偏转开关快速关断束流以实现对离子数目的精确控制。目前实验已获得在质子能量为3 MeV时,能散（能量分布曲线中半高宽FWHM）<60 keV、束分辨<2.2 μm、定量照射精度>95%的质子微束。本文对复旦大学单粒子微束的束流管道设计、微束获取、束开关及单粒子探测等核心环节的研制进展进行介绍。     

东方超环准稳态中性束注入装置束流限制器结构设计

束流限制器是中性束注入(NBI)装置中典型的高热流承载部件,用来吸收束通道上发散的多余能量,其稳定运行能力对实现高功率NBI系统安全运行至关重要。结合东方超环准稳态NBI装置的运行要求,本文对该装置束流限制器结构进行了初步设计,并基于FLUENT软件对偏转系统入口处束流限制器初步结构进行了稳态热分析。分析结果表明,初步设计方案在给定工作条件下能较好满足东方超环准稳态NBI系统(4 MW,脉宽100s)的运行要求。本文研究为东方超环准稳态NBI装置其他典型部件的设计和系统安全运行提供了有益的参考。     

中国原子能科学研究院回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术发展与应用

经过60年的发展,中国原子能科学研究院（CIAE）独立自主地开展了基于PIC技术的强流回旋加速器束流动力学的大规模并行计算的核心算法研究,开发了CYCPIC2D、CYCPIC3D和OPAL-CYCL等强流回旋加速器束流动力学模拟程序,搭建了专用的高性能并行化计算机群PANDA。本文以CIAE已建成及在研的不同类型的回旋加速器为例,总结了回旋加速器基本束流动力学的分析方法和主要计算结果,并介绍了CIAE在回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术方面的发展与应用。     

长棒束临界热流密度实验研究

提供了用组装式长棒束取得的95个临界热流密度实验数据,介绍了实验本体的结构特点及适应长棒束临界热流密度研究的实验方法和数据处理结果。实验是在高压热工回路上完成的。棒束为3×3正方形排列,水由下而上垂直流过棒束。组装成棒束的电加热实验元件的直径为9.5mm,棒中心距为12.6mm,轴向热流密度均匀分布,有效加热长度2200mm。实验参数范围是:压力p=14.4～15.7MPa,质量流速W_g=1204～3545kg/(m~2.s),临界点含汽量X_c=(-17.3～15.7)％。全部实验数据按截面平均法在VAX机上进行了综合处理,得到了适用于上述参数范围的临界热流密度经验关系式。公式计算值与实验数据比较的标准偏差为6.5％。     

中国原子能科学研究院回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术发展与应用

经过60年的发展,中国原子能科学研究院(CIAE)独立自主地开展了基于PIC技术的强流回旋加速器束流动力学的大规模并行计算的核心算法研究,开发了CYCPIC2D、CYCPIC3D和OPAL-CYCL等强流回旋加速器束流动力学模拟程序,搭建了专用的高性能并行化计算机群PANDA。本文以CIAE已建成及在研的不同类型的回旋加速器为例,总结了回旋加速器基本束流动力学的分析方法和主要计算结果,并介绍了CIAE在回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术方面的发展与应用。     

在线同位素分离器束流光学辅助优化设计程序ISOOP

根据荷电粒子传输原理，研制了用于中科院近代物理研究所在线同位素分离器ＩＳＯＬＡＮ束流光学系统优化设计和理论计算的计算机程序ＩＳＯＯＰ。程序采用了最优化技术对束流光学参数进行优化调整。程序已应用于ＩＳＯＬＡＮ的设计、整机参数的优化计算和束流包络计算。     

NSRL注入器束团长度测量系统初步设计

合肥光源注入器升级改造接近完成。为了更好地分析其束流品质,为储存环提供更高品质的束流,针对合肥光源设计了一套利用横向偏转腔(Transverse Deflecting Structure,TDS)测量分析束流纵向品质的系统。利用TDS分析束流纵向品质精度高,功能多样,优势明显。本文TDS采用外围开槽盘荷波导结构,给出了该结构具体尺寸及相关参数计算,并对计算结果做了简要分析处理。根据该结构在注入器的安装位置,对束团长度测量系统进行了物理设计,并分别使用MATLAB程序和PARMELA模拟了束团通过该结构的状态分布,得到了符合预期的纵向束团长度测量结果。     

Measurement of channeling radiation using a 45 MeV betatron

An experimental setup for the measurement of channeling radiation from relativistic electrons in single crystals is described. A betatron with a maximum beam energy of 45 MeV is used as electron source. The beam divergence is tuned to less than 0.3 mrad by means of a beam optic system. Results of the measurement of channeling radiation in silicon and beryllium crystals are reported and compared with calculations.     

强流氘束引出系统与加速管束流匹配的研究

为增加传输通过加速管的束流强度,提高中子发生器的中子产额,采用Particle-in-cell(PIC)程序模拟研究了入射束强度在10～150 mA范围内,不同初始参数条件下D⁺₁束在加速管中的传输状态。结果表明,当入射束在加速管入口处的归一化发射度取0.25 πcm•mrad,Courant-Snyder参数α=-4、β=60 cm/rad时,50～100 mA D⁺₁束与加速管匹配良好。根据匹配参数,对双等离子体离子源的引出系统进行了优化,结果显示,在引出系统与加速管之间放置两个螺线管透镜和1个光阑,能有效去除D⁺₂、D⁺₃离子,实现100 mA D⁺₁束顺利传输通过加速管的目的。     

A laser-cooled chromium atomic beam under 1 mrad for direct-write atom-lithography

We have developed an apparatus for laser-cooling chromium atomic beams using one-dimensional optical molasses. The divergence of the atomic beam was reduced from 4.5 mrad to 0.87 mrad and the intensity of fluorescence was increased by 1.79 times with a 45 mW laser power.     

一台DMD—450型真空镀膜机低能X射线的剂量水平

本文主要介绍了西北电讯工程学院一台 DMD-450型真空镀膜机低能 X 射线的辐射水平,并测算出工作条件为11kV、125mA 时,人在观察窗外7cm 处观察1h 眼晶体所受到的吸收剂量为1.78mrad。如果在观察窗处使用5mm 厚的铅玻璃,可使剂量降为本底水平。     

工作波长大于100nm的高通量多用途光束线的设计

介绍国家同步辐射实验室光源二期工程圆二色与光声光谱光束线。该光束线采用一种改进的正入射型单色器,包括一块柱面前置镜、柱面光栅,无入射狭缝。前置镜接收 ４０ｍｒａｄ × ８ｍｒａｄ的同步辐射光,并将它在水平方向聚焦于样品处。柱面光栅（两块,覆盖１００－３００ｎｍ）完成同步光的单色化并将它在垂直方向聚焦于出射狭缝,出缝固定。该设计具有高通量（其光子通量为１０１２－１０１３ｐｈｏｔｏｎ／ｓ）、中等分辨率（０．３－５ｎｍ）、保持线偏振等优点。使用带 ＬｉＦ或 ＣａＦ２窗的超高真空阀门将光束线和实验站分隔,光束线工作在超高真空状态。     

SSRF波荡器的渡越辐射特性研究

通过解析分析和数值模拟计算,对上海同步辐射装置(SSRF)波荡器U9.0在红外及远红外波段(波长范围8200μm)的渡越辐射谱通量密度角分布、亮度等特性进行了研究,并探讨了电子束发射度、能量散度及波荡器磁场误差对渡越辐射谱亮度的影响。结果表明,SSRF U9.0的红外及远红外渡越辐射通量密度最高可达351013Photons/(smrad2BW),收集角φ=0.23mrad,且通量密度随电子上的发射度、能散和波荡器磁场误差等的变化很小。     

Cu and Y ion beams by a new LIS generator

In this work, we present the experimental results of a laser ion source (LIS) implemented for ion accelerators. A KrF excimer laser beam operating at 248 nm was focused on a solid target mounted inside a vacuum chamber in order to obtain the plasma. The laser energy was fixed at 11.5 mJ/pulse. The ion components of the plasma were extracted and accelerated up to 160 keV per charge state by a double gap system formed in two different stages. The beam cross section was circular, 1.5 cm in diameter. Using Cu and Y disks, as laser targets, we produced ion beams containing 1.2 × 10¹¹ ions/pulse (0.7 × 10¹¹ ions/cm²). Applying a total accelerating voltage of 60 kV we obtained an increase in ion dose up to 3.4 × 10¹¹ ions/pulse, (2 × 10¹¹ ions/cm²) for the Cu target and up to 6.3 × 10¹¹ ions/pulse (3.5 × 10¹¹ ions/cm²) for the Y target. The characterization of the plasma was performed using a Faraday cup for the electromagnetic properties, and a pepper pot system for the geometric ones. At 60 kV accelerating voltage and 5.5 mA output current the normalized beam emittance resulted in 0.22 π mm mrad for the Cu target, while under the same accelerating voltage, but with 7.4 mA output current, the normalized beam emittance resulted in 0.14 π mm mrad for the Y target.     

Characteristics of a hydrogen gas field ion source for muprobe application

A hydrogen gas field ion source has been built specifically for use with a scanning proton muprobe. Source parameters have been measured on a testbench and show that a current of 20 nA within an angular spread of ± 550 mrad can be achieved from an Ir emitter, with an estimated virtual source size of 0.001 μm. This is 10⁵ times brighter than the beam available to the muprobe from standard accelerator sources.     

Ion-optical design of the high-resolution mass separator for the Japanese Hadron Project

An ion-optical design of the JHP-ISOL is presented. This separator consists of a beam guidance system, a main magnetic separator stage and an electrostatic energy focusing stage. This separator is to be coupled with a heavy-ion linac for post-acceleration of mass separated ions up to 6.5 MeV/u. The design goal of the separator is to realize a mass resolving power of R_M = 20000 (basal) at a transmission approaching 100% with the initial phase space of ± 0.2 mm × ± 20 mrad.