1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100039
为了精确测量短寿命原子核质量，提出了在强流重离子加速器装置（HIAF）上建造高精度环形质量谱仪SRing。SRing长188.7 m，最大设计磁刚度为13 T·m，主要由磁聚焦结构、注入系统、引出系统、随机冷却以及探测系统等组成。SRing将运行在等时性模式和收集模式下用于短寿命原子核质量的精确测量和放射性次级束流收集并纯化。详细介绍了SRing的线性光学设计，并给出两种模式下的光学设计、注入及引出系统的设计等，设计参数优化完毕后，机器测量精度有望提高到106。
质量测量 lattice 设计 临界能量 等时性模式 束流包络 mass measurement lattice design transition energy isochronous mode beam envelope 强激光与粒子束
2014, 26(5): 055101
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
一台新的治癌专用加速器HITFiL正在设计和建造中, 其中一台同步加速器为其主加速器, 以高紧凑性、高可靠性和低成本为设计目标。同步加速器的注入系统采用剥离注入方式, 剥离注入与单圈注入方式相比能达到较高的注入效率, 而其造价明显低于多圈注入加电子冷却的注入方式。治癌采用碳粒子束, 从ECR离子源产生的C5+离子经过回旋加速器预加速后在同步加速器注入点处剥离成为C6+注入到环里。详细阐述了该注入系统的设计方案, 并对整个注入过程进行了计算机模拟。在模拟过程中, 对束流的注入效率、束流损失机制和粒子数增益进行了研究, 得到了实空间和相空间的粒子分布和发射度增长趋势, 得到了满足要求的束流流强。
剥离注入 重离子治癌 stripping injection HITFiL HITFiL heavy-ion therapy ACCSIM ACCSIM
陈又新 1,2,3,*燕宏斌 1,2,3黄玉珍 1,2,3王进军 1,2,3[ ... ]王有云 1,2,3
1 中国科学院 近代物理研究所， 兰州730000
2 中国科学院 研究生院, 北京 100046
3 天水电气传动研究所, 甘肃 天水 741020
主环二极铁电源是兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）工程的关键设备和指标要求最高的一台电源，采用了独特的拓扑和控制策略。为满足峰值功率3.15 MW（3 kA，1.45 kV）的输出能力和快脉冲要求，采用了晶闸管整流并联脉宽调制补偿单元的主电路拓扑结构和特殊的控制方式，这套综合方案确保电源满足了全部技术指标。本文介绍了该拓扑结构的原理和优势，讨论了为满足±2×10-4的跟踪误差的要求而采用的控制拓扑和双基准给定的原理，并简介了调试过程和近年来的运行和改进情况。
脉冲二极铁电源 晶闸管整流器 脉宽调制补偿单元 控制策略 pulse-mode dipole power supply silicon controlled rectifier pulse width modulation compensation unit control strategy
1 中国科学院 近代物理研究所,兰州 730000
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
对兰州重离子加速器冷却储存环实验环(CSRe)的高频系统功率源的设计作了详细的工程计算,工作频率范围为0.5-2.0 MHz,工作于基波及二次谐波模式,发射机不仅能工作于点频连续波模式,而且还可以工作在扫频调制模式,输出最大功率达到70 kW。满足最高加速或减速电压10 kV的设计要求,能够用于捕获放射性次级束并将束流的能量从400 MeV/u 减速到 30 MeV/u。
冷却储存环实验环 高频发射机 扫频 放射性次级束 减速 cooling storage experimental ring RF generator ramping irradiative beam deceleration
1 中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)CSRm引出kicker磁铁的物理设计、参数计算以及结构设计和加工.为了减小电感,使上升时间达到要求,CSRm引出kicker磁铁采用分布式的传输线方案,同时将无感电容与磁铁并联以满足匹配的问题.磁铁用单匝线圈和铁氧体铁芯来降低电感、减少涡流损耗,并采取两台电源成对供电、导体一端共地的结构形式消除杂散电感和轴向场,这种方式不但消除了过桥的不利影响,而且可通过调节导体间距离方便的调节磁场均匀区宽度和磁铁电感.完成设计后磁铁电感小于1 μH,在140 mm范围内磁场均匀度好于±0. 5%,最高磁场达到0.038 T,最大峰值激磁电流约为2.5 kA.
kicker磁铁 铁氧体 电感 磁场分??br>
1 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
介绍了由于磁铁的安装误差和螺线管的存在而造成的束流径向和轴向的耦合,以及耦合对束流稳定的影响.结合CSRm结构的典型参数分析得出:二极磁铁和四极磁铁在纵向角安装偏差为-0.5～0.5 mrad;有螺线管存在的情况下,工作点落在和共振线时,将导致束流不稳定而大量损失,落在差共振线时,束流稳定.通过模拟计算发现:螺线管产生的耦合远大于磁铁的纵向角安装偏差产生的耦合.
耦合 差共振 和共振 传输矩阵 Coupling Difference resonance Sum resonance Transformation matrix
1 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
通过引进包含tune调制的传输矩阵,模拟计算了由四极铁电源纹波所引起的tune调制对HIRFL-CSRm动力学孔径的影响.模拟计算中,对HIRFL-CSRm实际(lattice)跟踪1.0×106圈.从结果可以看出,动力学孔径随调制振幅的增大迅速减小,大体呈线性变化;动力学孔径随调制tune值的变化在研究范围内也有变化,变化的范围在0.049～0.089 m之间.
Tune调制 传输矩阵 动力学孔径 Tune modulation Transport matrix Dynamic aperture
1 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
在研究兰州重离子冷却储存环(HIRFL-CSR)纵向相振荡运动特性的基础上,对主环(CSRm)内重离子的加速过程进行了模拟研究.选取由扇聚焦回旋加速器(SFC)剥离注入的能量为7 MeV/u,动量散度为±0.5%的12C6+典型离子,模拟了CSRm内束流的加速过程,加速的最终能量为1 GeV/u.在加速过程中采用了变换谐波的方式,解决了较低能量下的加速问题.模拟结果给出了不同时刻粒子在纵向相空间的分布以及各主要高频参数随时间的变化曲线.
相振荡 变谐波加速 绝热俘获 Phase oscillation Beam acceleration with Changing harmonic Adiabatic capture
中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
对HIRFL-CSR工程的主环(CSRm)的共振慢引出进行了设计,并采用Winagile程序对引出过程进行了初步的计算机模拟.主环慢引出采用幅度和动量选择引出机制,其引出通道和快引出通道相同.采用了1/3整数共振慢引出机制来获得约1 s的较均匀的引出束流,该引出束流的水平发射度小于1πmm·mrad.
冷却储存环 慢引出 共振 引出轨道 模拟 Cooling storage ring Slow extraction Third integer resonance Extraction orbit Simulation
中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
利用3维电磁场计算程序MAFIA对CSR注入引出静电偏转板的物理结构进行了理论设计.该偏转板高压电极材料采用表面经过阳极氧化处理的锻铝板材,倒角半径为20mm,电极半宽度60mm,其几何形状能够同时满足电场均匀性、耐压性及机械强度的要求,切割板电极采用半钨丝半钽板的结构,入口厚度不大于0.1mm.在设计基础上制造了偏转板模型,并对之进行了真空模拟试验,结果证明该高压静电偏转板的设计方案是合理的,基本满足物理实验要求.
注入引出 偏转板 冷却储存环 Injection and extraction Deflector Cooling storage ring
