可变能量等时性迥旋加速器

一、引言我所1.2m迴旋加速器原为固定能量加速器,1969年底,曾初步改为可变能量加速器,但磁场分布偏离等时性要求较高,因而束流性能差。1975年初,我们着手对器的性能作进一步改进,于1980年底,改为扇形等时性可变能量加速器。设计能量W_D=3～14MeV;     

电子直线加速器中计入纵向与横向耦合效应的束流包络线方程组

一、引言从束流动力学的观点出发,对于粒子束在直线加速器中的运动,有两种主要的分析方法,也即粒子轨迹跟踪法及考察束流包络运动的方法。前者是通过解单粒子运动方程,跟踪大量的单粒子运动轨迹而后进行分析;后者则是通过解束流的包络线方程,根据束流包络的变化来进     

电子直线加速器注入器中束流横向发散度的计算

在联立电子直线加速器中粒子运动方程的基础上,建立了一种计算束流横向发散度的方法,将束流划分为若干个等电荷的同心环,追踪它们的代表粒子在注入器中的运动,依照所有粒子的γ、P_r和方位角θ值,计算出束流的均方根发散度。在实例计算中给出了粒子的运动轨迹和相位会聚图象以及注入器出口处粒子的相图,计算了束流的均方根发散度,并对阴极磁场和轴向聚焦磁场对横向发散度的影响作了讨论。     

回旋加速器静电引出通道的计算

本文介绍三叶扇形可变能量等时性回旋加速器的束流静电引出通道的设计方法和特点,讨论了静电引出通道设计的基本粒子动力学要求,并根据静电通道的几何参数,对静电引出通道的单粒子运动方程作数值积分,从而确定了通道入口相对扇形磁场的合理方位角、通道分段的跨度及通道经向张口的程度,推导了单粒子运动方程等效的线性化简谐振荡方程。由束流光学的σ矩阵变换方法计算了通道入口的经向接受度及引出束包络,给出了引出束穿越边缘磁场的图象,证明在第一段静电通道内,引出束几乎正交地穿透等高斯线     

用于硼中子俘获治疗的强流质子回旋加速器中心区结构优化设计

中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗（BNCT）的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400 μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要求更高。为实现mA量级的束流的加速和引出,BNCT强流质子回旋加速器采取了增加负氢束流注入能量、增大磁铁镶条孔径、使用用于增大Dee盒头部张角的阶梯状结构及调整加速间隙的入口和出口高度等一系列中心区结构优化设计,有效地提高了中心区的相位接收度,改善了轴向电聚焦。在新的离子源注入能量下通过数值计算得到实测场下的轴向电聚焦和间隙高度的关系,选取合适的间隙高度获得最佳的轴向聚焦,从而确定了mA量级束流的注入和加速的中心区结构。同时在设计中考虑空间电荷效应的影响,计算了不同流强下的束流尺寸变化。中心区结构在实测磁场下的优化设计计算结果表明,BNCT强流质子回旋加速器中心区的束流对中好于0.5 mm,相位接收度大于40°,中心区最高可接收流强3 mA。目前,新的中心区结构已进入机械加工阶段。     

利用能量聚焦效应提高等时性回旋加速器的能量分辨率

在本工作中,我们把相移方程和稳相方程结合起来,从而建立了一组完备微分方程组,可以用来对能量聚集效应作更深入的讨论。在平均场对理想等时场有一个正弦偏离的情况下,得到了方程组的解,可以对三种工作状态进行比较。结果表明,平均场在理想等时场附近摆动几次,对提高束流性能有一定好处。最后讨论了在各种电公差的条件下如何利用能量聚集效应来改善束流性能。     

电子直线加速器注入器的二维空间电荷环模型

一、引言电子在直线加速器中运动不仅受到高频场、聚焦磁场等外场的作用,还始终受到自身的空间电荷场的作用。随着电子直线加速器向强流发展,空间电荷效应对电子运动的影响就愈为严重,它已经成为限制束流流强提高的主要原因之一。     

直线加速器非心对称椭圆束流相空间的包络线方程

本文提出直线加速器非心对称椭圆束流相空间的包络线方程,并解具体例子以示理论之实际应用。     

利用交变极性聚焦磁场抑制束质心的 Corkscrew运动

对强流相对论电子束采用交变性聚焦磁场聚焦存在稳定解，只要电子束的能量大于一定值，且合理设置聚焦布局，可达到稳定解所要求的条件。数值计算结果表明，在采用交变周期为0.81m，峰值磁场设为0.2T的情况下，对于能量为11.2MeV的电子束，当聚焦布局长度为2.5m时，束质心位移从5mm（始端）被抑制至趋近于0（终端）。实验时，采用了数值计算相近的聚焦布局，所获得的实验结果与计算结果基本一致。     

螺线管磁场旋转束流法测量Mini-LIA电子束能量

介绍了螺线管磁场旋转束流法的能量测量原理和在Mini-uA上开展的单脉冲电子束能量测量实验.通过测量束流在螺线管磁场中的旋转角度,得到Mini-LIA出口处电子束能量,与加速器总的加速电压符合得很好.分析了旋束法的测量误差和应用特点,给出了旋束法测量的适用范围.     

750KeV,50mAH—RFQ预注入器调整结果

文章介绍西德DESY研究所750keV负氢离子预注入器的调整结果。通过提高弧流,磁控管型H~-离子源可以引出18keV,60—80mA的H~-脉冲离子流。发现外部磁场可以在螺旋管内部感生一个方向大体相同的磁场。在低能输运段,离子束空间电荷中和所需的时间约100μs。在离子源引出束流约65mA时,经两对螺旋管聚焦和RFQ加速后可以获得能量为750±8.8keV,聚团半宽度约0.8ns,发射度约3mm·mrad,束流为52mA的脉冲H~-流;其中33mA以上的束流处于1mm·mrad以内。     

大功率辐照加速器磁场系统研制

针对10MeV大功率辐照加速器研制的需求,对其磁场系统进行研制,此磁场系统由聚焦系统和扫描系统组成。根据束流加速输运的磁场要求,进行了磁场设计、模拟计算。聚焦系统由6个聚焦线圈组成,每个线圈约束磁场的径向均匀区为4cm,为加速管聚束段提供横向约束磁场,实测磁场分布与束流要求计算曲线分布基本吻合。扫描磁铁采用分体结构,扫描宽度为±334mm,最大扫描频率为15s^-1,通过优化磁极结构,使扫描均匀度达到92%。磁场系统各项性能均满足10MeV电子直线辐照加速器的技术要求并稳定运行至今。     

电子环的自场与振荡方程

本文用单粒子近似方法,讨论了在空间电荷自电磁场和理想“电子感应加速器”型外磁场的作用下,椭圆截面电子环(严格地说,应为电子-离子环)中一个电子的振荡方程。这里,圆筒形器壁效应的修正,用无限细线电子环在无限长圆筒形理想导体壁上的镜像场进行近似。线性化的电子振荡方程,给出了电子坏径向和轴向的聚焦条件。在相对论情况下,电子环内一定量的正离子可以起到自聚焦作用。电子环的自场产生一个扩张力,为了把电子环束缚在一定的轨道上,外磁场就必须增大。     

海关集装箱检测用电子直线加速器聚焦线圈磁场设计与测试

介绍了在电子直线加速器粒子动力学基础上进行聚焦线圈轴向磁场的设计；利用ＬＩＮＥ－ＡＣＣ／ＰＣ程序模拟计算，给出了不同初始发射度情况下满足束流包络要求的各种聚焦磁场数据。对已经加工好的聚焦系统进行了磁场分布测量，并将实际磁场与理论计算进行了比较。上述工作为确定聚焦线圈的设计方案和加速器的出束实验提供了可靠、丰富的数据。     

螺线管透镜像差导致的束流发射度增长研究

螺线管透镜常作为低能束流的聚焦元件,不可避免地具有像差,导致束流发射度增长,降低束流传输效率。本文通过理论推导和计算机模拟,给出了不同束流包络、不同磁感应强度和不同磁场形状的情况下束流经过实际透镜后的发射度增长。结果表明,发射度增长主要与束流包络和磁感应强度有关。但在一定范围内,优化磁场形状也能起到控制发射度增长的作用。     

束流相位靶系统鉴相器设计

束流相位靶系统是回旋加速器重要的束流诊断系统之一。在等时性回旋加速器中,保持粒子与高频同步十分重要。实际运行中,由于机械变形、电源不稳定等的影响,实际磁场与理想等时场仍存在偏差。束流相位靶系统可测量束流的相位信息,判断不同半径上磁场与等时场的偏差并由此决定如何利用调谐线圈进行补偿。     

强流质子直线加速器中束晕现象研究

从束流包络方程与单粒子运动方程联立模型出发，考虑了纵向能量方程的耦合，研究了强流质子直线加速器中的束晕现象。采用相交间的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法和实空间Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法，研究了周期聚焦系统失配的情况下束晕的形成以及加速对束晕形成的影响。     

海关集装箱检测用电子直线加速器聚集线圈磁场设计与测试

介绍了在电子直线加速器粒子动力学基础上进行聚集线圈轴向磁场的设计；利用ＬＩＮＥ－ＡＣＣ／ＰＣ程序模拟计算，给出了不同初始发射度情况下满足束流包络要求的各种聚焦磁场数据。对已经加工好的聚焦系统进行了磁场分布测量，并将实际磁场与理论计算进行了比较。上述工作为确定聚焦线圈的设计方案和加速器的出束实验提供了可靠、丰富的数据。     

200MeV电子直线加速器能量稳定系统

利用计算机对束流能谱图像进行了处理 ,并自动调整加速场相位 ,建立了 2 0 0MeV电子直线加速器能量稳定系统 ,该系统对束流能量在± 4MeV范围内的漂移进行自动补偿 ,使能量稳定在± 0 .6 %左右     

用飞行时间法测定回旋加速器束流能量

我所改建后的等时性回旋加速器,质子能量从10—30MeV连续可变。如何测定这些束流的能量,方法很多,如弹性、非弹性散射,核反应等。本工作用飞行时间法测定了该所等时性回旋加速器的束流能量。其优点是方法简单、可靠,测量结果准确度较高,在较宽的能量范围内都可以适用。