小型射频驻波加速管首腔腔型及注入条件对束流横向运动影响的研究

本文着重研究小型射频驻波加速管的首腔的腔型(对称腔与非对称腔)、场型、注入条件(横向发射度,注入角等)对束流横向运动的影响。讨论了减小横向发射度增长及减小束包络半径的途径。

利用光学渡越辐射进行强流束诊断

描述了光学渡越辐射用于束流诊断的理论依据,介绍了利用光学渡越辐射对18MeV,2.7kA的强流脉冲电子束进行诊断的实验方案。在解决了在强流束测量中强背景干扰等问题后,获得了光学渡越辐射的特征图案,据此测量了强流脉冲束的剖面、能量、发散角和发射度。初步的实验结果表明,光学渡越辐射方法是强流束诊断的一种有效手段。

2MeV注入器脉冲电子束时间分辨能谱诊断研究

介绍了利用磁分析器和电子束产生的契伦科夫辐射光诊断直线感应加速器脉冲电子束时间分辨能谱的原理、方法及诊断系统,对中物院2MeV感应叠加型注入器的2kA强流脉冲电子束时间分辨能谱进行实验诊断,并与二极管电压进行对比分析。测得能量约2.2MeV,60ns内最大能量变化为4%。

高功率微波脉冲压缩技术实验研究

建立了利用储能切换法实现微波脉冲压缩的实验装置并进行了实验研究。在输入脉冲功率为 2 .7MW,脉冲宽度为 1 .4 μs的情况下 ,脉冲压缩功率增益近 4 0 ,输出微波脉冲功率为 1 0 6MW,脉宽为 1 3～ 1 4 ns。实验结果表明输出功率增益与气压和气体成分没有明显的联系 ,气体击穿的分散性可能是导致输出功率增益波动的主要原因。

同轴慢波结构相对论高功率微波产生器初步实验研究

对一种同轴慢波结构相对论高功率微波产生器进行了初步的实验研究。利用数值模拟优化得到的结构,建立了实验装置。初步实验结果表明:该种器件具有微波产生效率高的优点,在实验系统并没有达到优化状态的情况下得到的微波转换效率达28%,峰值功率约为1.3 GW。微波频率基本不随二极管电压变化,约为7.7 GHz,这与文献中数值模拟给出的结果一致。

同轴慢波结构相对论高功率微波产生器理论分析

推导了同轴波导的空间电荷限制流,其值大于圆波导的空间电荷限制流。因此在阴极电势和束流相等的情况下,同轴波导中的束流具有更高的动能,同轴器件有可能获得更高的微波转换效率。理论推导出同轴慢波结构中考虑束流空间电荷影响的色散方程,利用Matlab进行了编程求解。不考虑束流空间电荷影响时,编程计算结果与Superfish模拟结果一致。由考虑束流空间电荷影响的色散方程数值计算结果,可知文献中提出的同轴慢波结构相对论高功率微波产生器工作在准TEM模的π模,频率为7.67 GHz,峰值时间增长率较高,电子束损失的能量与其初始能量之比为34%。这些结果均与文献中的数值模拟结果一致。同时理论分析说明该种器件无论在能量转换效率,还是在产生微波脉冲的上升时间上均具有优势。

阴极金属微凸起电场增强因子数值模拟

利用有限元方法对无穷大平板二极管中阴极表面金属微凸起的微观电场增强因子进行了计算研究,给出了微凸起微观电场增强因子随凸起参数的变化规律,拟合得到了微观电场增强因子的简单实用的经验表达式,并与文献中的近似公式进行了比较。模拟的结果表明,对锥状球头微凸起的电场增强因子,文献给出的近似公式误差较大,应避免使用。

感性加载宽间隙腔相对论速调管的粒子模拟

通过粒子模拟的方法研究了三腔结构的感性加载宽间隙腔相对论速调管放大器,分析了宽间隙腔中垫圈/杆等参数对于束流调制的影响。模拟结果表明:感性加载的宽间隙腔能够克服宽腔所带来的势垒效应,增加电子束与腔的作用时间,提高束流调制和能量提取的效率。模拟中采用500 keV,6 kA的电子束,经过两腔调制得到了约4.5 kA的调制电流,调制深度接近80%;采用渐变结构的输出腔,得到功率约1.2 GW,频率2.86 GHz,效率为40%的输出微波。

X波段2 MeV驻波电子直线加速管研制和测试

为发展结构更加紧凑的小型医用电子直线加速器，开展了Ｘ波段驻波电子直线加速结构的研究。设计制造了一只工作频率为９３１６ＭＨｚ、管长约１５ｃｍ的２ＭｅＶ全密封轴耦合驻波电子直线加速管。热测出束实验馈入０．６８ＭＷ微波功率，负角注入１７ｋｅＶ电子束，获得脉冲流强＞９０ｍＡ、俘获效率好于３０％、能量达２．４ＭｅＶ的电子束流。未用任何外聚焦磁场，出口束靶点直径＜０．７ｍｍ。

清华大学汤姆逊散射超短脉冲X射线源研究

介绍了清华大学加速器实验室近年来关于汤姆逊散射超短X射线源的研究工作;研究了在任意散射角度下电子束参数和激光束参数对散射光子参数的影响,给出了散射光子的参数如光子产额、脉冲长度、时间抖动等与电子束参数、激光束参数和散射角度的关系;利用实验室已有的16 MeV反波行波加速器与中国工程物理研究院激光聚变研究中心提供的ns调Q激光搭建了汤姆逊散射初步实验平台并开展了实验研究;加工了1.6-cell光阴极微波电子枪,搭建了高功率实验平台,对产生的电子束参数进行了初步测量;对汤姆逊散射超短X射线源进行了设计并开展了相关的平台建设工作,对产生的X射线脉冲参数进行了模拟。

14MeV医用驻波加速管的微波调试

介绍了１４ＭｅＶ医用驻波加速管的微波调试情况。该加速管的加速能量与束流多档可调，可提供６、１５ＭＶ两档Ｘ射线和６—１４ＭｅＶ五档的电子线。该加速管总长１．４５ｍ，采用轴耦合双周期π／２模驻波结构。利用峰值２．６ＭＷ的脉冲磁控管为功率源，工作频率为２９９８ＭＨｚ，脉冲宽度４μｓ，重复频率为２５０ｙｓ。通过调节入口微波功率、电子枪的注入电压、电流等参数。

X-波段轴耦合驻波电子直线加速管物理设计与研究

为发展结构更加紧凑的小型电子直线加速器，进行了Ｘ－波段驻波电子直线加速结构的研究。采用π／２模轴耦合驻波加速结构，频率为９３００ＭＨｚ；不使用任何外加聚焦器件，应用交变相位聚焦技术，使射频场在纵向聚束和加速的同时，实现横向聚焦。设计了工作频率为９３００ＭＨｚ、管长约１５０ｍｍ的２ＭｅＶ轴耦合驻波电子直线加速管，给出了加速管物理设计参数。热测出束实验，馈入微波功率０．６８ＭＷ，负角注入１７ｋｅＶ电子束，得到脉冲流强＞９０ｍＡ、能量达２．４ＭｅＶ的电子束，俘获效率好于３０％，出口束靶点直径＜１．４ｍｍ。

交变极性聚焦磁场抑制Corkscrew运动的机理

分析了对强流相对论电子束采用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件 ,提出了采用交变极性聚焦磁场抑制 Corkscrew运动的机理。数值计算结果表明 ,在采用交变周期为 1 m、峰值磁场设为 0 .2 T的情况下 ,对于能量为 1 2 Me V的电子束 ,当聚焦布局长度为 2 .8m时 ,束质心位移可从 5mm(始端 )被抑制至近似 0 (终端 ) ;对于能量为 2 0 Me V的电子束 ,当聚焦布局长度为 4 .5m时 ,束质心位移可从 5mm(始端 )被抑制至近似 0 (终端 )。

以加速器为辐射源的集装箱检查系统新进展

本文围绕以加速器为辐射源的集装箱检查系统 ,介绍了车载式和组合式系统在加速器、探测器、图像处理和辐射防护等方面的技术进展 ,以及新的系统指标。

感应加速腔横向阻抗测量

描述了采用脉冲双线法测量感应加速腔横向阻抗的原理、方法和步骤。测量结果显示 ,新设计的真空腔和绝缘腔的横向阻抗特性优于以前设计的原形腔 ,而且加速间隙由于采用了类同轴结构 ,绝缘腔的低频模式被有效抑制 ,在 753 MHz测得其横向阻抗为 82 0 Ω/m。

S波段宽带大功率连续波耦合腔行波管3维模拟设计

使用3维PIC粒子模拟软件定量分析了耦合腔行波管的大信号注波互作用行为。使用完整的仿真模型完成了S波段连续波管型的设计，达到如下设计指标：工作频率2．0～2．3GHz，输出功率4．3kW，频带内增益波动±0．7dB。提出了使用大介电常数微扰介质棒减小耦合阻抗计算误差的方法，研究了行波管的冷腔特性，给出了色散、耦合阻抗等参数。

冠心患者与健康人同步12导联ECG信号的李雅普诺夫指数谱比较研究

本研究首次计算了 6 0名具有窦性心率的冠心患者 (Coronaryatrerydisease :CAD)和 6 0名健康老年人的同步 12导联心电图信号的李雅普诺夫指数谱。发现对同一个人 ,从不同导联得出的Lyapunov指数是不同的 ,具有明显的空间分布特性。所有导联的ECG信号的最大Lyapunov指数L1均为正数 ,其余指数为负 ,心电信号表现出明显的混沌特征。同一导联相比较 ,冠心患者的最大Lyapunov指数L1低于健康正常人的最大Lyapunov指数L1,提示在心肌缺血的情况下 ,心电信号的混沌程度下降了 ,重构相空间中ECG信号的奇异吸引子的动力学复杂性降低了。结果表明 ,在估算Lyapunov指数时 ,有必要指明导联的位置。在Lyapunov指数谱中 ,最大Lyapunov指数可以将冠心患者与健康正常人区分开来 ,在心脏疾病诊断中具有潜在的应用价值。

螺线管场下强流相对论电子束焦斑尺寸的限制

分析了螺线管场下影响强流相对论电子束聚焦的主要因素 ,并给出了各影响因素所限制的最小焦斑。计算结果表明 ,当发射度和能散度的值分别控制在 0 .397mm· rad和1 %以内 ,单个螺线管磁轴的偏心不大于 0 .54mrad;初始注入束偏心不大于 1 mrad时 ,对于2 0 Me V、3k A的电子束和 1 5Me V、2 .5k A的电子束 ,最终打靶束焦斑均可小于 1 .5mm。

9MeV行波电子直线加速器加速管的物理设计

海关大型货物在线检测用加速器采用4MW速调管作为微波功率源,保证加速管入口功率可达35MW、工作频率为2856MHz;以行波方式加速电子,聚束器俘获效率大于80%;加速管全长约220cm;电子能量设置9、6MeV两档,对应的额定脉冲束流强度理论设计值分别为170和300mA。本文给出了纵向粒子动力学。

驻波电子直线加速器中的RF相位聚焦

分析了驻波电子直线加速器中电子受ＲＦ场的横向作用与其所处相位的关系，探讨了驻波直线加速器中的ＲＦ相位聚焦以及不对称场幅值分布对粒子横向动力学的影响，并给出利用相位聚焦和不对称场幅值分布技术设计的两只加速管实例。