强激光与粒子束
2020, 32(9): 092002
北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
根据激光驱动质子束流低发射度、短脉冲、单束团低电量的性质, 研究腔式束流位置探测器(BPM)测量激光加速器产生的质子束团横向位置的可行性问题。针对质子束团的大横向分布和发散角问题, 推导了其通过腔式BPM的输出信号, 结果表明该信号与集中从束团对称中心、倾斜一定角度通过的束流产生的输出信号相同。依据上述原理, 使用CST软件进行了腔式BPM的设计和仿真, 确定了矩形谐振腔波导耦合的方案。讨论了该方案的腔式BPM对于激光加速束流的适用性和不同激光驱动质子束流参数的分辨率, 并针对PW级激光加速系统进行了分辨率估算。
腔式BPM 激光驱动质子 大横向分布 发散角 cavity BPM laser-driven proton large transverse distribution divergence angle 强激光与粒子束
2019, 31(6): 065101
北京大学 核物理和核技术国家重点实验室, 北京 100871
根据束流动力学设计方案，使用电磁场计算软件CST Microwave Studio对带窗四翼型射频四极场(RFQ)结构进行了模拟研究，分析了加速腔结构参数对其物理特性的影响，得到了200 MHz质子带窗四翼型RFQ优化结构方案。该结构的比分路阻抗为79.5 kΩ·m，模式间隔达25.802 MHz。与传统的四翼型RFQ比较结果表明: 带窗四翼型RFQ具有较低的工作频率范围、良好的电稳定性以及较高的比分路阻抗。
带窗四翼型射频四极场 质子加速器 结构模拟 4-vane RF quadrupole with window proton accelerator structure simulation 强激光与粒子束
2014, 26(7): 075102
北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
为了提高射频四极场加速器(RFQ)的束流传输效率, 需要对纵向分布不均匀的极间电压进行补偿, 并且准确测量束流实验中极间电压的绝对数值。考虑到极间电压分布不均匀是由于分布电容和端部效应造成的, 而采用调谐块可以调节分布电感, 通过电磁场数值模拟研究了调谐块对极间电压分布的影响, 最终极间电压的平整度被调整到优于95%。在束流实验中, 通过测量轫致辐射谱测定了极间电压的数值, 通过束流动力学模拟研究了多能峰产生的原因, 并最终标定了70 kV极间电压对应的输入功率值284 kW。
四杆型RFQ 极间电压 束流动力学 冷测 束流调试 four-rod RFQ inter-electrode voltage beam dynamics cold test beam commissioning
北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
采用过滤阴极真空弧法，制备了满足激光稳相加速机制要求的超薄自支撑类金刚石碳靶。室温下沉积，基片偏压为-32 V，薄膜沉积速率约为每脉冲0.002 nm。选取NaCl膜作脱膜剂，采用漂浮法进行脱膜。打捞板孔径为1 mm时，自支撑厚度范围为5~50 nm，自支撑成功率约为70%。利用拉曼光谱仪及原子力显微镜等仪器，测量了薄膜的结构、表面粗糙度等关键参数。
过滤阴极真空弧 激光稳相加速 自支撑 类金刚石膜 filtered cathodic vacuum arc laser phase-stable acceleration self-supporting diamond-like-carbon film
北京大学 重离子物理研究所, 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
介绍了北京大学分离作用射频四极场(RFQ)加速器的结构特点, 包括膜片式电极、支撑环式电极支撑系统、水冷系统、调谐系统及其工艺实现; 介绍了基于该分离作用RFQ加速腔进行的调谐测试、高功率实验和束流实验。结果表明: 调谐系统的频率调节范围及品质因数完全满足实验要求; 分离作用RFQ加速腔的输入功率可以达到33 kW以上, 满足高功率下稳定运行的条件; 在束流实验中, 把1.03 MeV的O+入射束流加速到1.65 MeV, 半高宽能散小于3%。加速器结构满足物理设计要求, 加速系统运行稳定。
加速器 射频四极场 分离作用射频四极场 加速结构 电极 电极支撑 accelerator radio frequency quadrupole separated function radio frequency quadrupole accelerating structure electrode electrode supporting system
北京大学 核物理和核技术国家重点实验室,北京 100871
在分离作用射频四极场(SFRFQ)加速腔中加入频率调谐装置,用步进电机驱动调谐杆运动,改变调谐板在腔中的位置来改变调谐板与支撑环之间的分布电容,从而改变SFRFQ腔的工作频率,使其谐振频率为26.07 MHz,实现了RFQ和SFRFQ组合加速系统频率的匹配。在完成两腔频率调谐的基础上进行了SFRFQ腔体1/6占空比高功率试验,轫致辐射谱的测量表明,SFRFQ极间电压在入射峰值功率为28.8 kW时已达到86.2 kV,超过了设计指标的70.0 kV。
分离作用射频四极场 频率调谐 高功率实验 轫致辐射谱 separated function radio frequency quadruple frequency tuning high power test roentgen spectrum
北京大学,重离子物理教育部重点实验室,北京,100871
分析了加速器作为硼中子俘获治疗(BNCT)中子源的优势,提出以射频四极场(RFQ)加速器作为BNCT用中子源的首选机型.对该RFQ的参数进行了选择,利用质子轰击锂靶近阈反应产生的前冲中子束能散低、散角小的优势,设定RFQ最终能量为1.9 MeV.采用"匹配均温"设计方法进行了此强流质子RFQ的束流动力学设计,并对设计方案进行了传输模拟,在入口归一化均方根发射度为0.25 mm·mrad、流强为100 mA时,束流传输效率为99.3%.选择合适厚度的锂靶,经过整形即可得到满足BNCT治疗需要的中子束.
硼中子俘获治疗 超热中子 RFQ加速器 胶质瘤 强激光与粒子束
2007, 19(10): 1731
中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
分析了周期性电容盘片加载的同轴线的传输特性,并将其应用于四分之一波长线谐振腔,利用传输线理论和数值模拟两种方法分析了这种腔体的谐振特性,得到了谐振频率、Q值与盘片半径、盘片个数间的关系,并论证了这种方法在减小腔体尺寸方面的可行性及在一台质子回旋加速器腔体中的应用.
慢波结构 四分之一波长线 盘片电容 MAFIA程序 slow wave structure λ/4 transmission line cavity disk capacitor MAFIA code
