合肥光源束流能量标定装置

为在合肥光源储存环上利用共振退极化的方法建立一套测量电子能量的装置,计算了储存环电子束流建立极化的时间、退极化场的分布、激发条带的功率以及退极化时间,并且利用束损系统测量了由于耦合度和腔压变化造成的束流托歇克的变化,以期用现有的束损系统监测退极化造成的束流托歇克的变化.

褶皱管束流能量稳定器(英文)

输出脉冲稳定性的需求对驱动自由电子激光产生的电子直线加速器装置束流稳定性提出了严格的要求,包括电子束平均能量、峰值流强、束团到达时间抖动和横向位置抖动等参数。基于正在建设的大连相干光源用户装置,探讨了最近提出的褶皱管用作能量稳定器的可行性。采用解析计算和数值模拟结合的方法,结合大连相干光源直线加速器的设计,在设计参数条件下能量稳定性至少提升10%。同时提供了褶皱管尾场设计的一般步骤。

同步加速器束流能量自动切换控制系统

带电粒子放射治疗中3D主动治疗方式需要不同的束流能量照射不同的病灶切面,这就需要同步加速器控制系统能实现多级束流能量的自动切换控制并提供接口对接治疗计划进行自动变能控制。本文开发了同步加速器束流能量切换控制系统,同步加速器的前端服务器中存储着执行1个同步加速器加速周期所需的全部控制数据集,其中控制数据通过索引标号对其进行区分,同步事例信息是同步加速器多级束流能量切换的触发信号。当前端控制器被同步时间系统的同步事例触发激活后,从DSP波形发生器的SDRAM空间中读出磁铁电源、高频等控制数据进行数据切换。同步事例信号包含同步触发信息、束流能量控制数据的索引信息和控制数据的更新操作信息。多级束流能量自动切换控制系统能实现255级束流能量间自动切换控制(碳束能量在50～500 MeV间切换,步长可控制在1.77 MeV),完全能满足实际中碳束能量在50～500 MeV间以10 MeV为步长的自动切换控制。

BESIIIΨ(3770)数据的BEPCII质心系束流能量刻度

截至2011年5月,BESIII探测器在BEPCII对撞机质心系能量3.773 GeV附近采集了2.9fb-1积分亮度的数据。对这些数据进行物理分析,需要对BEPCII的束流能量(Eb)进行刻度。用预期束流能量计算mKnπ的束流约束质量(mbc),拟合束流约束质量谱得到D介子质量(mD(fit))来刻度Eb。对全部Ψ(3770)数据进行了束流能量刻度,并检验刻度后的D介子质量和分辨(σD)。结果表明,用刻度后的束流能量得到的D介子质量更接近D介子的真实质量,且分辨得到进一步改善。

串列加速器升级工程重离子束流能量计算

采用电荷剥离分布公式和稳定核质量数经验公式,对串列加速器升级工程提供的重离子束流能量和电荷剥离效率进行计算。计算结果对根据物理实验需要在高能量与束流强度之间进行取舍有一定的指导意义。

BEPCⅡ直线加速器束流能量反馈系统设计

为满足BEPCⅡ储存环对注入束流的要求,BEPCⅡ直线加速器末增设了束流能量反馈系统。该系统由束流能量在线测量单元,图形界面应用软件和相控执行单元构成。束流能量测量单元使用3个BPM对束流能量进行在线非阻拦式测量,测量结果实行人机交互与控制逻辑输出,相控执行单元使用消除回程差的控制方法。该系统束流中心能量调节频率为2 Hz,注入速率波动小于10m A/min,束流中心能量稳定度不大于±0.1%。

基于18O(p,γ)19F和27Al(p,γ)28Si共振反应的低能质子束流能量刻度

长时间稳定运行的低能强流质子加速器对低能核天体物理实验至关重要.中国科学院合肥物质科学研究院的HINEG(high intensity D-T fusion neutron generator)高压平台,目前可以为核天体物理实验在70~260 keV能量范围内提供最大5 mA的质子束流.基于此强流加速器装置,我们搭建了核天体物理实验测量平台,利用已知的^(18)O(p,γ)^(19)F和^(27)Al(p,γ)^(28)Si共振反应对加速器束流能量进行了刻度,通过Geant4模拟给出了束流能量的偏移量和展宽.测试结果表明,质子束流能量在151.3和222.8 keV附近的能量偏移分别为(0.3±0.3)和(1.7±0.1)keV,展宽分别为0.97^(+0.02)_(-0.05)和1.39^(+0.12)_(-0.28)keV.该结果表明,HINEG的束流满足低能核天体物理实验的要求.

基于微波-电子康普顿背散射的环形正负电子对撞机束流能量测量方案

环形正负电子对撞机(CEPC)束流能量的精确标定是希格斯粒子质量宽度、W/Z玻色子质量的精确测量,从而精确检验标准模型的基本实验依据.基于此,束流能量的误差控制要求在10-5水平.康普顿背散射方法是适用于百GeV高能电子对撞机束流能量高精度标定的测量方法.本文拟采用微波电子康普顿背散射后对散射光子能量的精确测量,来反推CEPC束流能量,理论预计精度可达到3 MeV左右.首先根据设计需求选定圆波导传输TM_(01)模微波,并求解该条件下的电磁场分布情况及坡印廷矢量.根据波导内光子分布传输情况提出设计思路简化计算的复杂程度,结合高纯锗探测器灵敏度、同步辐射本底等限制条件联立方程求解符合设计要求的参数.使用最优的一组波导内径、微波波长、电子入射角数据求得微波功率为100 W时的微分散射截面对能量的导数及对撞亮度,进一步求得15 MeV能量的散射光子数密度,根据该能量下同步辐射光子数密度的大小分析了信噪比.理论上论证了该方案的可行性并讨论了该方案有待进一步研究的技术难点与问题.

ADS注入器Ⅰ束流相位及能量测量系统设计

针对加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)注入器Ⅰ束流调试要求,需要精确测量束流的相位和能量。本文研究束流的相位和能量高精度测量方法,设计了基于快速电流变压器(Fast Current Transformer,FCT)信号的相位及能量测量系统。该系统包括FCT探头、前端电子学、数据采集和处理三个部分,通过正交采样的方式实现束流的相位测量,然后利用飞行时间法实现束流能量的测量。测试结果表明,该系统在实验室测试相位分辨率为±0.8°,在线测试相位分辨率为±2°,满足直线加速器的设计要求。

RHIC束流能量扫描实验中正反粒子椭圆流的平均场势效应(英文)

最近,STAR合作体在相对论重离子对撞机的束流能量扫描实验中观测到了正反粒子的椭圆流劈裂。基于输运模型,发现丰重子介质中正反粒子平均场势的不同可以解释其椭圆流的劈裂。利用Nambu-Jona-Lasinio模型描述相对论重离子碰撞的部分子相,发现实验中正反粒子的相对椭圆流劈裂可以用来约束该模型中夸克矢量相互作用的耦合系数。这一发现对确定QCD相图的临界点位置和理解整个QCD的相结构有重要意义。

用于能量标定的束流损失测量系统

为精确地测量合肥电子储存环电子束的能量,建立了一套束流损失的测量装置,选择了一款对低能光子探测效率高的塑料闪烁体探测器,根据测量到的束流损失信号研制了一套数字化的信号处理电路,并进行了实际测量。测量结果表明该束流损失测量系统能够精确、灵敏地反映出束流损失的变化,可以用于自旋共振退极化法标定电子束能量的实验;并介绍了自旋共振退极化法的测量原理及依据的理论基础。

阳极层霍尔推力器的阳极分段形式对束流分布的影响

由于圆柱形阳极层霍尔推力器的阳极分段形式会影响到推力器内电势的分布,进而影响到推力器内放电等离子体中电子的运动形式和工质的电离率。本文主要从实验和仿真模拟两个方面来分析不同的阳极分段形式(单段阳极、两分段阳极、三分段阳极和四分段阳极)在同样的工作条件下,对离子束流分布的影响。通过结果分析来指导阳极的结构设计。由结果可知两分段阳极时的离子束电流和离子束能量较高。在束流直径35mm内的四种阳极分段形式下的束流电流分布有一定的差别,其他位置基本相同。900V的放电电压下,两分段阳极下的束流能量分布比三分段阳极的整体上均高32e V左右,比单阳极和四分段阳极高20e V左右(除去中轴线和边沿附近)。此研究结果对圆柱形阳极层霍尔推力器的阳极设计提供了可靠的理论依据。

DG系列大功率工业辐照电子加速器

中国科学院近代物理研究所成功研制了DG系列中频变压器型工业电子加速器,其中DG-2.5型加速器能量范围1.0–2.5MeV,最大束流功率90kW,束流扫描有效宽度1000mm,适用于各种辐照领域;DG-1.2型能量范围0.8–1.2MeV,最大功率50kW;这两种型号加速器均通过了长时间测试,工作稳定、故障率低,采用计算机自动控制,并可与束下传动系统连锁,完全达到了工业应用的标准。

高能同步辐射光源直线加速器初期调束取得重要进展

高能同步辐射光源(HEPS)是中国第一台第四代高能同步辐射光源,其加速器由直线加速器、增强器、储存环及输运线组成。报道了HEPS直线加速器的初期束流调试重要进展。HEPS直线加速器是一台500 MeVS波段常温直线加速器,由热阴极电子枪、聚束系统、主直线加速器构成。在按时完成设备加工、安装和老练的基础上,于2023年3月9日启动束流调试,当天实现束流全线贯通。3月14日束流能量达到500 MeV,束团电荷量达到2.5 nC。经过测量,直线加速器出口束流能散0.4%,能量稳定度0.06%,水平和垂直几何发射度分别为233 nm和145 nm。目前直线加速器束团电荷量可达到7.0 nC,相关束流调试正在进行。

直线加速器微波相位检测与调控研究

将微波相位检测技术与“束流能量极大化”方法相结合,设计了直线加速器微波相位检测与稳相调控系统,并进行了微波精密鉴相调相的实验研究.结果表明,在CW频率为2856 MHz时,相位检测精度为2.0°,不仅能满足0.2 GeV直线加速器作为0.8 GeV电子储存环注入器的使用要求,而且可应用至其他多节加速段直线加速器微波系统.并从未来的直线加速器驱动的自由电子激光研究需求出发,成功地将微波相位检测精度提高到了优于0.3°的水平.

乌克兰强流加速器条带靶截面探测器研制

乌克兰哈尔科夫物理技术研究所(KIPT)在建的100 MeV电子直线加速器,束流功率高达100kW,给拦截式条带靶束流截面探测器的电极选材带来巨大的困难。通过ANSYS有限元分析程序对探头与束流的相互作用进行模拟,得到了探头材料在1.2kW束流功率条件下的真空温升和受力、变形结果;通过初步的束流实验,观测了T300碳纤维束在束流作用下的信号情况,最终锁定用T300碳纤维束作为电极材料。这是国际上首次采用碳纤维束作为靶面电极。

BEPCⅡ直线加速器中的束流轨道和能量稳定性的研究(英文)

在BEPCⅡ直线加速器的调试和初期运行中,观察到束流轨道和能量的不稳定性.本文通过实验测量和分析研究,说明了这些不稳定性的原因,并叙述了解决这些不稳定性的方法和改进结果.

加速器质谱学与核物理

自从第一台加速器运转以来,核物理学家们利用加速器提供的离子束完成了许多实验,在核结构和核力的研究上积累了大量的数据,在基本粒子的研究上也给出了许多新的发现。在此同时加速器技术也得到了不断地提高,不过它却是以不断地增加束流能量及离子种类作为其主要目标,人们很少注意到这些为核物理研究而建造起来的加速器本身的分析本领。从严格地意义上来讲,加速器从来没有作为核物理实验本身的一部分。

基于数控的电子束焊接控制系统

通过对传统的以PLC为核心的电子束焊接控制系统的分析,发现了其存在焊接能量给定形式单一及其与运动轨迹不同步等不足,提出了用数控系统解决运动控制、聚焦和束流能量的给定问题,弥补了原系统的不足之处,提高了焊接效率和焊接精度。同时在原有数控指令的基础上开发了自己的加工宏指令,提供了友好的焊接编程界面。通过在实际设备改造上的应用,取得了良好的效果,证明其具有较大实用价值。

我国建成首台强流质子直线加速器

我国首台强流质子直线加速器在中科院高能物理所建成，这标志着我国在加速器驱动洁净核能系统的研究中进入围际先进行列。这台强流质子加速器采用射频四极加速结构（RFQ）。2007年6月23日专家组对这台加速器进行了评审鉴定。测试结果表明，加速器质子束流能量达到3．54兆电子伏特，脉冲流强为45毫安倍，脉冲工作比超过7％，