强激光与粒子束
2019, 31(12): 125102
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
神龙二号加速器是一台以MHz猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器。该加速器输出的三脉冲电子束, 相邻两脉冲间最小时间间隔300 ns, 而且可调, 每个脉冲电子束的电子能量18~20 MeV、束流强度大于等于2 kA。当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时, 可产生三个强X光脉冲, X光斑点尺寸小于等于2 mm(FWHM), 距靶1 m处照射量大于等于7.74×10-2 C/kg (300 R)。该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等。
直线感应加速器 三脉冲 猝发 脉冲功率 束流 linear induction accelerator three pulses burst pulse power beams 强激光与粒子束
2016, 28(1): 010201
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在实验的基础上给出了束参数时间分辨测量系统的实验布局和特点，分析高压电磁干扰对直线感应加速器中时间分辨测量系统外触发性能的影响和变化规律; 进一步探讨系统高压电磁干扰后的抑制措施。针对电磁空间干扰情况，主要通过采用光纤传输控制信号的措施，能很好地传输窄脉冲，信号延时抖动小于2 ns，达到了高速信号的可靠传输要求，采用嵌入式控制器既解决了抗电磁干扰的要求，也满足了束参数时间分辨测量系统的使用要求。
直线感应加速器 脉冲电子束 时间分辨测量 电磁干扰 信号外触发 linear induction accelerator pulsed electron beam time-resolved measurement electromagnetic disturbance signal external trigger 强激光与粒子束
2014, 26(4): 043201
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在直线感应加速器束参数测量系统实验的基础上，给出了束参数测量系统的实验布局和特点，分析高能电子辐照对直线感应加速器中测量系统电子器件介电性能的影响和变化规律；进一步探讨电子器件介电性能受高能电子辐照后的抑制措施。针对电磁空间干扰情况，主要通过采用光纤传输控制信号的措施，能很好地传输窄脉冲，信号延时抖动小，达到了高速信号的可靠传输要求，利用紧凑嵌入式方法，提高了抗电磁干扰的能力，这样可以更好保护束参数测量电子器件。
直线感应加速器 束参数测量 高能电子辐照 电导率 抑制措施 linear induction accelerator beam parameters measurement high energy electron irradiation conductance suppression measures
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
介绍了采用双膜法测量神龙一号直线感应加速器靶区回流离子效应的实验工作，通过一片厚度数十μm的靶膜产生回流离子，并采用基于光学渡越辐射的电子束剖面测量系统记录时间分辨的束斑，首次证实了神龙一号加速器靶区存在回流离子。通过采用不同材料的靶膜，实验观测到了不同离子发射情况下回流离子对强流相对论电子束传输的影响,结果发现采用金属靶膜时，回流离子导致电子束部分汇聚、部分发散，而采用聚合物薄膜时，回流离子会导致电子束剖面出现剧烈的变化。
回流离子 光学渡越辐射 电子束 强流 束剖面 back-streaming ion optical transition radiation electron beam high current beam profile 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2742
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
利用能量约450 keV、焦斑直径1~4 mm的低能X光对神龙一号直线感应加速器束靶作用后钽靶的破坏进行诊断, 利用增强型电荷耦合器件(ICCD)对诊断过程记录, 得到束靶作用后数μs时间内钽靶材料密度的变化。结果表明：在束靶作用后约1 μs内靶材料密度基本没有变化, 且该时间段内ICCD相机没有观察到有靶前钽靶材料的微粒喷射。
轫致辐射转换 束靶作用 灰度 钽靶 bremsstrahlung conversion beam-target interaction grey scale tantalum target
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
采用束包络方程分析了单脉冲和多脉冲情况下回流离子对强流相对论电子束聚焦的影响。分析结果表明, 单脉冲情况下通过缩短焦距, 仍可以获得较小的积分焦斑, 而在多脉冲情况下回流离子将导致电子束完全散焦。通过数值模拟和实验研究了利用薄膜阻挡回流离子的可行性, 对不同薄膜在电子束作用下的温升及动力学行为的模拟结果表明, 在1.06 μs的时间尺度内, 薄膜虽然发生了不同程度的膨胀, 但是仍然有足够的材料可以阻挡离子回流。在神龙一号加速器上, 通过法拉第筒测量了靶前放置和不放置薄膜情况下的离子信号, 实验证实了薄膜至少能够将离子约束在薄膜和转换靶之间长达数十μs。
闪光机 回流离子 法拉第筒 束靶相互作用 radiographic machine backstreaming ion Faraday cup beam/target interaction
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
直线感应加速器能够产生一个高功率、强流脉冲电子束, 该电子束与轫致辐射转换靶作用可以产生一个脉冲的、强剂量的X光, 同时会对轫致辐射靶本身也造成烧蚀破坏, 甚至洞穿。设计研制了一套激光探测系统, 对神龙一号加速器上的轫致辐射靶进行了诊断, 得到了0.4 mm钽靶的破坏穿孔开始时刻在电子束打靶后约240 μs处, 整个靶穿孔过程持续时间可达1.5 ms。
轫致辐射 激光 光电转换 透射 bremsstrahlung laser photoelectric conversion transmission
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研究了强流脉冲电子束与钽金属靶相互作用后靶材流体动力学膨胀的轴向约束问题。由于电子束在金属钛和钽内的能量沉积存在差异, 未完全气化的钛箔对气化膨胀的钽材能够起到约束作用, 并且可以通过吸收钽的能量来降低钽的膨胀速度。通过分析比较电子束在靶上形成孔洞的形貌以及高速相机拍摄得到的不同时刻靶材喷射的图像, 证实了钛箔能够对钽金属靶的轴向膨胀起到一定的约束作用。尤其是电子束打靶过后1 μs内的初始阶段, 约束效果比较明显。
脉冲电子束 钽靶 束靶相互作用 流体动力学 pulse electron beam tantalum target beam-target interaction fluid mechanics
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学 信息技术学院,合肥 230027
神龙一号直线感应加速器(LIA)产生的强流高功率的脉冲电子束与 X光转换靶作用后可以产生高剂量的X光,同时由于转换靶的被烧蚀破坏在靶面产生回流离子,该回流离子的存在影响到电子束的聚焦。设计了4套法拉第筒及其对应的偏压电路,法拉第筒被放置在神龙一号X光转换靶上游不同位置,分布在电子束轴线两侧,电路设计最高偏压为1 kV;对神龙一号LIA 的X光转换靶面产生的回流离子进行了实验测量,分别得到回流正离子密度约在1021/m3,离子运动速度可达2～3 mm/s。计算比较表明,该离子流强度与神龙一号靶前电子束流相差很大,只有电子束流强的0.27%,对神龙一号电子束聚焦不会造成影响。
直线感应加速器 束靶作用 回流离子 法拉第筒 linear induction accelerator beam-target interaction backstreaming ion Faraday cup
