强激光与粒子束
2023, 35(3): 034002
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
光阴极注入器为X射线自由电子激光提供高品质电子束团,其中,阴极面上电子发射的均匀性在很大程度上影响着电子束团的束流品质,实验中常通过测量光阴极量子效率分布来评估电子发射的均匀性。成像法测量光阴极量子效率分布时具有实时、高分辨的特点,目前,此方法只在电磁分离型光阴极注入器中有所应用。探索成像法在电磁叠加型光阴极注入器中应用的可行性,采用理论分析结合数值模拟的方法,研究结果显示成像法适用于电磁叠加型光阴极注入器,且由此获得的量子效率分布具有阴极面中心位置处分辨率优于外层的特点。此外,针对成像法在初始束团横向动量分布测量中的应用进行模拟计算分析,并在此基础上提出一种判断阴极面剩余磁场是否为零的方法。
量子效率 成像法 叠加场 注入器 quantum efficiency imaging method overlapping field injector 强激光与粒子束
2022, 34(10): 104017
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621000
针对回旋加速器的束流动力学设计,基于Geant4模拟研究,提供一种可行的数值模拟方法。通过电磁场仿真软件Opera建立相应的电磁场数据导入到Geant4中进行插值计算,利用Geant4自带的电磁场微分方程与微分方程求解器计算粒子的平衡轨道,振荡频率以及加速轨道。其结果表明:对于横向运动而言,Geant4的计算结果与传统数值方法计算结果趋于一致;对于轴向运动而言,由于磁场插值方法的差异性,二者有一定的区别,对于在加速过程中的非平衡粒子,其能量变化围绕平衡粒子振荡。对于束损,通过限制粒子的运动时间,轴向位移加快计算效率,加入电极碰撞的判定使模拟更趋近实际情况。
回旋加速器 Geant4 仿真模拟 Opera 束流动力学 cyclotron Geant4 simulation Opera beam dynamics 强激光与粒子束
2022, 34(7): 074002
强激光与粒子束
2021, 33(2): 024003
中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳 621999
离子源注入型交叉手指型横电模 (IH)加速器有望发展成为一种紧凑的、低功耗的离子加速器。中国工程物理研究院流体物理研究所研制了一台将质子束从 0.04 MeV加速到 2.0 MeV的离子源注入型 IH加速器,目前已经完成了该加速器的设计加工和束测平台搭建,并进行了初步的束流测试试验。实测束流传输效率为 32.77%。束流实验结果与设计参数基本吻合,证实了离子源直接注入型 IH加速腔加速低能粒子的有效性和可行性。
离子源注入型 IH加速腔 交变相位聚焦 低能加速器 ion source injected IH cavity alternating phase focusing low energy accelerator 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(1): 166
中囯工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621999
医用回旋加速器目前广泛应用于**基础科学研究、同位素生产以及诊断、治疗等应用领域,然而都无一例外地要求其稳定性、安全性。本文从医用回旋加速器的应用需求出发,概述了控制系统的组成 、各子系统的作用,详细阐述了以RX3i可编程控制器为前端控制器的系统集成、高频系统的低电平控制的控制策略以及不同工作模式下各系统间的安全联锁。连续的运行结果表明:控制系统保证了整个系统的平稳运 行,满足了加速器运行及其调试要求。
回旋加速器 控制系统 系统集成 低电平控制 安全联锁 medical cyclotron control system system integration low level control safety interlock 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 334
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
离子源注入型IH加速器有望发展成为一种紧凑型低功耗离子加速器,为有效验证该加速结构的束流俘获效率,中国工程物理研究院流体物理研究所设计了一套将质子束从0.04 MeV加速到2.0 MeV的IH加速腔。目前已经完成了该腔的腔体加工,开展了高频参数冷测及腔体调谐研究。通过漂移管调谐和电感调谐,减小了腔体的频率误差和加速电压分布误差。模拟计算实测电场下腔体的束流俘获效率,由调谐前的16%提高到调谐后的34%。冷测调谐结果表明,该加速腔的各项参数达到设计值,具备进行功率测试和束流测试的条件。
离子源注入 IH 加速腔 加速腔调谐 俘获效率 ion source injected IH cavity cavity tuning capture efficiency 强激光与粒子束
2019, 31(8): 085106
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
基于反磁回路线圈提出了一种新型在线束流半径诊断结构,该结构可以实现束流的磁场信息和电场信息同时测量并分离,通过分析可以得到束流包络均方根半径和束流的流强信息。着重介绍探头的结构、拓扑电路和模拟实验平台组成,分析探头电场信息的一致性问题,提出改进措施,对改进前后的测量结果进行比较,说明了改进结构的有效性,将电场信号的一致性由原来的94.08%提高到99.60%,模拟束流杆半径测量误差在1 mm以内。
反磁回路 束流诊断 束流半径 直线感应加速器 diamagnetic loops beam diagnosis beam radius electron linear induction accelerator 强激光与粒子束
2018, 30(3): 035102
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 中国工程物理研究院 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
提出了一种基于射频直线加速器的多脉冲X光照相系统, 有望用于材料动态性能诊断等流体物理动力学研究。基于射频加速器的特点, 该套照相系统能够产生时间跨度10 μs以上、数个脉冲间隔可调、脉宽为几十至一百ns的脉冲电子束, 产生电子束束斑半高宽尺寸小于1 mm。通过蒙特卡罗模拟程序Geant4, 分析计算了特定的几何布局以及不同厚度及电子束束斑条件下, 电子束打靶后在靶中的能量沉积, 靶中的电子束散射对X光焦斑的影响, 以及1 m处的照射量, 探讨了这套X光照相系统的应用可行性。结果表明, 在30 MeV,400 nC电子束轰击厚度为1 mm的靶条件下, 1 m处照射量约为9.1 R, 靶厚在1~2 mm范围内并未引起X光焦斑的明显增大。较小横向尺寸的电子束会引起靶体局部升温严重, 将会制约脉冲数量; 采用旋转靶能够提升脉冲数量, 通过分析二维旋转靶的应力, 分析了靶材升温以及钽/钽合金屈服强度对脉冲间隔的限制作用。
强流射频加速器 轫致辐射 旋转靶 X射线焦斑 intense beam RF linac bremsstrahlung rotating target X-ray spot size 强激光与粒子束
2017, 29(6): 065101
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
提出一种针对轴向B-dot束流偏角探测器信号的频域处理方法,从探测器本身的频域响应出发,并从探测器信号的频谱中提取有效信息,能够一定程度上消除束流横向偏移对偏角测量的干扰。该方法是对时域分析法处理轴向B-dot信号的一种补充,相比于时域法的一阶近似,对信号频谱的处理更接近对复杂真实情况的近似,但并未从根本上解决由安装误差等原因导致束流横向偏移而带来的测量不准确。从标定试验台测试结果来看,该方法的测试精度与时域法相当,约1 mrad。
轴向B-dot 时域分析法 频域分析法 axial B-dot time domain processing frequency domain processing 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015102