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
1 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为了准确模拟出直线感应加速器中聚束磁场的值, 首先利用单积分法计算出理想情况下的聚束磁场的值, 再进一步用磁路分析的方法考虑直线感应加速器的加速腔中匀场环对聚束磁场的影响, 然后推导出一组偏离角度与磁场分量相关的公式。将最终得到的聚束磁场分量与直线感应加速器模型结合起来, 采用粒子模拟的方法来模拟电子束在加速段中的输运过程, 并对结果加以分析。
直线感应加速器 磁轴偏离 匀场环 聚束磁场 linear induction accelerator magnetic axis misalignment field homogenizer ring beam focusing magnetic field
1 电子科技大学 物理电子学院,成都 610054
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
对直线感应加速器中电子束的输运过程进行数值模拟研究,采用了时域有限差分与粒子模拟相结合的方法。在对直线感应加速器建模的过程中,成功地使用了非均匀网格模型,实现了对加速腔精细结构的建模。并在加速间隙处加入了加速场。通过3个步骤实现了直线感应加速器加速腔中聚束磁场的模拟,最后将聚束场与加速段结合起来模拟电子束的输运过程,并对结果加以分析,验证了方法的正确性。
直线感应加速器 聚束磁场 加速腔 粒子模拟 linear induction accelerator beam focusing magnetic field accelerator cavity particle-in-cell simulation
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
根据“神龙一号”和“神龙二号”两台直线感应加速器的直线性偏差不超过±0.2 mm、角度误差不超过±2″和高程误差不超过±0.2 mm的总体精度要求,分析了影响准直安装精度的主要因素和误差限定值;确定了采用激光跟踪仪、全站仪和水准仪相结合,建立包括大六边形网和小四边形网两个层次的高精度控制测量网;再通过专门设计的串并联精密调节机构,依据合理的准直安装工艺达到准直安装的精度要求。经过在“神龙一号”直线加速器准直安装的验证,此方法满足精度要求。
直线感应加速器 准直安装 控制测量网 调节机构 linear induction accelerator alignment assembly alignment control network adjustment mechanisms
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
3.5 MeV 注入器是"神龙一号"直线感应加速器的束源,在注入器束流调试中,首先通过数值模拟方法,初步确定束流过聚焦和聚焦不足两种极端情况下引出线圈输运磁场峰值的变化范围;然后以注入器出口束流波形为参考,通过实验调试找到了这两种情况下引出线圈输运磁场峰值的实际配置;再通过测量束流的剖面或发射度,在这两种配置中选定一个折中的引出线圈磁场配置,并最终确定了注入器输运磁场的总体配置.经过调试完成后的注入器束流为3.6 MeV,流强为2.8 kA,归一化边发射度为1 040 mm·mrad,达到了预期的指标.
注入器 束流调试 数值模拟 束流传输 传输磁场布局
中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵阳,621900
在强流直线感应加速器中,电子束质心位置的控制是一项重要技术,要达到较好的控制效果,前提是对电子束质心位置进行准确的测量和定位.针对具有时间分辨的电子束质心位置的测量和确定,介绍了测量实验系统的建立和数据处理两个方面的研究工作.该处理方法在实际应用时能够将电子束质心位置的误差控制在1～2个像素内.用高速分幅相机以10ns的时间间隔、3ns的曝光时间获得了神龙一号加速器在漂移段出口处的电子束质心运动情况.结果表明:束的质心主要在半径为0.5mm的区域内运动,束斑直径dFWHM值分别为8.4,8.8,8.5,9.3和7.6mm,测量结果可以为束的调控提供准确参数.
强流电子束 质心 直线感应加器 高速分幅相机 Intense current electron beam Beam centroid Linear induction accelerator High speed multi-frame gated camera 强激光与粒子束
2005, 17(12): 1905
中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵阳,621900
介绍了为抑制"神龙一号"加速器束流束心螺旋运动而开展的强流电子束束心轨迹的调谐技术研究和实验结果.通过束质心轨迹校正调谐,使"神龙一号"输出束流脉冲50ns平顶部分螺旋模的振幅由大于4mm减小到小于1mm.同时介绍了调谐原理和方法,相关的数值模拟结果与实验结果的比较以及正在进行中的计算机智能调谐研究.
强流电子束 束螺旋模 束质心轨迹 直线感应加速器 调谐 High current electron beam Corkscrew Beam centroid trajectory LIA Tuning 强激光与粒子束
2005, 17(12): 1888
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
介绍了正在研究设计的调谐强流电子束束心轨迹的计算机智能系统.根据目前正在设计建造的"神龙一号"加速器束流输运环境,为抑制束心螺旋运动,适应束输运磁场元件无散热装置,调谐过程中应尽量减少实验次数,智能调谐方法主要采用数值模拟和计算机克隆调谐和人工调谐相结合.以束心轨迹的数值模拟为基础,对束心位置调谐过程中的核心部分二极场调谐磁元件的调谐特性曲线进行了数值模拟,并与实验获得的调谐特性曲线进行了比较.获得了数值模拟和实验的初步结果.
强流电子束 束螺旋模 束质心轨迹 人工智能 High current electron beam Corkscrew Beam centroid trajectory Artificial intelligent 强激光与粒子束
2004, 16(11): 1493
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
介绍了钮扣电极测量强脉冲束流位置的基本原理,以及针对钮扣电极所设计的一套模拟实验标定装置;着重介绍了钮扣电极测量束流位置的实验过程,以及在实验中所遇到的问题和对实验平台所做的改进.实验表明钮扣电极对束流位置的测量精度达到亚mm量级,对于束位置偏心测量的相对误差范围在10%以内.
直线感应加速器 钮扣电极 束流位置测量系统 Linear induction accelerator Button electrod Beam position monitor system
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
神龙一号;强流脉冲加速器由72个直线感应加速腔和18个用于测试和真空泵接口的多功能腔组成.直线感应加速器的研制建造中磁轴对中偏差和聚焦磁场的自然偏差所引起的束流质心偏移轨道中心是不可避免的,由于束脉冲期间存在能散,使束流产生Corkscrew运动,导致束流品质变坏.而束脉冲期间的能散只能减小到一定水平,因此必需采取一定的措施抑制Corkscrew幅度的增长.在加速器的安装阶段,脉冲悬丝技术被应用于准直加速段聚焦磁场,并在磁轴准直测试的同时对磁场固有倾斜偏差进行初步校正.根据脉冲悬丝测试所得实验数据,采用传输矩阵法对加速段束质心轨迹进行了初步估计,计算中考虑了各加速腔聚焦磁场的倾斜和偏移误差.给出了计算结果和分析.
螺旋模 束质心 传输矩阵 Corkscrew Beam centroid Transfer matrix
