强流束在二极磁铁中的非线性传输—Lie代数分析(英文)

用Lie代数方法分析了带电粒子束在二极磁铁中的非线性传输,包含了空间电荷效应。粒子在相空间中的分布采用K V分布。轨迹分析的结果做到二级近似,根据需要,还可以扩展到三级或更高级近似。在分析中,将磁铁沿中心轨道分成若干小段。在每个小段上利用所得公式进行轨迹计算,得到自洽的解。然后重复此过程,作下一小段的计算,直到最后一个小段为止。

北大4．5MV静电加速器束流脉冲化系统

４．５ＭＶ静电加速器是北大设计和建造的单级静电加速器。为了能够利用飞行时间法进行中子能量测量，需要把连续束变成短脉冲束。为此，在该器上配置了束流脉冲化系统。文章主要介绍４．５ＭＶ静电加速器束流脉冲化系统所采用的９ＭＨｚ射频聚束器和１．５ＭＨｚ射频切割器及有关的电子学线路、粒子纵向运动的模拟、对横向聚焦的要求。实验结果表明，可以获得的脉冲宽度为１．８ｎｓ。

强流脉冲束非线性传输的李代数分析

以磁四极透镜为例,用李代数方法分析强流脉冲的非线性传输。粒子在六维相空间中的分布取K-V分布。首先算出束流的空间电荷势,进而可以得到包含束流自场的粒子运动的Hamilton函数。再施加李变换,就可以得到粒子运动的各级近似解。给出二级近似下的结果,根据需要,还可以扩展到更高级近似。计算过程需要进行迭代,即根据每次算出的轨迹值,确定束团在三维实空间中的大小,然后计算束流的空间电荷势,再计算进粒子的轨迹。如此迭代,直到满足精度为止。

聚束系统设计与计算程序

LMOVE程序是一个模拟粒子纵向运动的FORTRAN语言程序。它可以计算由三电极双间隙聚束器(或这种聚束器的组合)、单狭缝谐波聚束器、静电加速管和自由飘浮空间组成的束流脉冲化系统。程序采用大量粒子模拟束团在纵向相空间内的运动,并用Monte-Carlo方法随机产生相空间内各代表点的初始条件。因此,较为适合模拟粒子在配有聚束器件的静电加速器中的纵向运动。本程序不考虑粒子的空间电荷效应。

图形显示直线加速器与静电加速器粒子动力学计算程序LEADS

计算机程序ＬＥＡＤＳ用ＭＳＦＯＲＴＲＡＮ５．１写成，约６６００个语句，适合在ＩＢＭＰＣ及其兼容机上运行。程序可计算由三圆筒单透镜、三膜片单透镜、双圆筒透镜、均匀场静电加速管、磁四极透镜、电四极透镜、偏转磁铁、单间隙射频加速元件、双间隙射频加速元件（一般指ＱＷＲ结构）和三间隙射频加速元件（一规能ＳＬＲ结构）组合而成的离子光学系统。程序采用多粒子跟踪与σ矩阵相结合的万式，用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法随机产生初始相空间中各代表点的坐标，并用Ｐｏｗｅｌｌ非线性最优化方法进行光路系统的最优化计算。计算结果可以在微机屏幕上直观地显示出来。

二极磁铁的三级Lie映射

用Ｌｉｅ 代数方法分析了带电粒子在二极磁铁中的运动，得到在六维相空间中相对论粒子的三级近似轨迹。

600kV 强流毫微秒脉冲加速器中的前切割与后聚束系统

介绍了６００ｋＶ强流毫微秒脉冲加速器中束流脉冲化系统的物理设计、工艺结构特点、粒子动力学计算、聚束腔的静态特性调整与测量、高频功率发射系统以及载束实验结果。

Lie代数方法及其在静电加速管像差分析中的应用——三级近似

用Lie代数方法分析了相对论脉冲束在静电加速管中的传输 ,得到其三级近似轨迹。根据需要还可以扩展到更高级近似。在分析中 ,把加速管看成由入口膜片、均匀场加速区和出口膜片三个单元组成 ;为了便于描述粒子在加速管中的轨迹 ,把加速管也分成若干段 ,在每个小区间上施加Lie变换。

均匀二极磁场的李代数分析

用李代数方法分析了带电粒子在二极磁场中的传输及其像差问题。

铁氧体定向耦合器及其在加速器高频控制中的应用

设计了一种６ＭＨｚ、３ｄＢ铁氧体定向耦合器，并用于制作加速器高频系统的控制单元。此种定向耦合器是用紧密绞合的双股漆包线绕在射频铁氧体磁环或磁芯上做成，具有尺寸小、结构简单和频带宽等优点，工作范围一般在几个ＭＨｚ到几十个ＭＨｚ。在此基础上设计制作了鉴相器、反设式电调移相器、电调衰减器和ＡＬＣ等线路，使加速器高频谐振腔实现了自动调谐。

磁四极透镜的Lie代数分析——三级近似

用Lie代数方法分析了带电粒子在四极透镜中的运动 ,得到六维相空间中粒子轨迹的三级近似解 ,并包含了运动的相对论效应。当需要时 ,还可以扩展到更高级像差。

强流离子束发射度仪研制

介绍了一台基于多缝单丝法的强流离子束发射度仪,讨论了缝丝法的测量原理及该发射度仪的系统构成和设计要点,给出了利用该发射度仪对中国原子能科学研究院ECR离子源发射度的测量结果。对于强流离子束,只能采用短缝对束流进行不完全采样以实现充分的冷却。由此引起的系统误差,可以通过模拟计算估计其修正值。

强流脉冲束在轴对称静电场中传输的自洽计算

为计算强流脉冲束在轴对称静电场六维相空间中的传输,设计了一个计算程序。此程序可以计算由漂浮空间、三圆单筒透镜、三膜片单透镜、双圆筒透镜、静电加速管组成的离子光学系统。为了得到强流束传输的自洽解,程序采用了迭代过程。用此程序计算了300kV强流脉冲束加速器的光路,所得结果合理。

强流束在磁透镜中的传输模拟

由于强流束较强的空间电荷力,强流束传输一直是备受关注的问题.基于磁透镜的强流束传输、共轭梯度法和高斯-塞德尔迭代等理论,编写了磁透镜的束流传输模拟程序MAGLENS,适用于强流束在磁透镜中传输的模拟计算.在不同束流流强条件下,用MAGLENS与其他程序进行了模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析.模拟结果表明:束流越强,空间电荷力越大,束流包络发散越明显,非自洽解与自洽解的偏离越显著.

电四极透镜中强流脉冲束的传输模拟

为了研究电四极透镜中强流脉冲束的传输,用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在电四极透镜中的传输矩阵,编写了束流在电四极透镜等元件中传输的计算程序。采用优化方法实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解。在不同束流流强条件下,该程序与其它程序进行了模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析。结果表明:束流流强越大,空间电荷力越强,非自洽解与自洽解的偏差越大。

三圆筒透镜强流脉冲束传输模拟计算

基于三圆筒透镜的强流脉冲束传输和高斯—赛德尔迭代等理论,编写了三圆筒透镜的束流传输模拟程序TTLS,TTLS适用于强流脉冲束在三圆筒透镜中传输的模拟计算.用模拟程序对不同流强束流在三圆筒透镜中的传输进行模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析.模拟结果表明,随着束流流强的增大,空间电荷力增大,空间电荷力对束流包络曲线横向发散作用变显著;束流流强大于100 mA时,束流包络曲线发散比较明显.

双圆筒加速透镜中强流束传输的模拟

用矩阵法分析非强流束流与强流束流在双圆筒加速透镜中的传输,编写束流在双圆筒加速透镜等元件中传输的计算程序DCALENS.采用优化方法实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解.在不同束流流强条件下,用DCALENS程序进行模拟计算,并对模拟结果进行比较分析.结果表明:束流流强越大,束流包络曲线横向发散越显著,空间电荷力越强;束流流强大于2 A时,束流包络曲线发散明显.

三膜片单透镜中束流传输的模拟计算

强流脉冲束流在三膜片单透镜中的传输时,束流的空间电荷效应显著,需要考虑空间电荷效应对束流传输的影响。三膜片单透镜中强流脉冲束流的传输是一个相当复杂的问题,因为不同类型的粒子束分布产生不同的空间电荷场,而在束流运动过程中,空间电荷场也在不断地变化,而且粒子运动的轨迹与空间电荷势又是相互依赖的,因此需要求得一个自恰的解。采用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在三膜片单透镜中的传输矩阵,采用迭代方法计算强流脉冲束流的空间电荷效应对束流传输的影响,并编写了束流在三膜片单透镜等元件中传输的计算程序。用该程序与其它程序进行了模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析。

600kV毫微秒脉冲中子发生器研制

研制了600kVns脉冲中子发生器(CPNG 6)。CPNG 6由高压电源(输出电压为600kV,电流为15mA,高压稳定度和纹波均≤0.1%)、2214mm×1604mm×1504mm不锈钢高压电极及安装在内的高频离子源、预加速间隙透镜、初聚焦系统、切割器、90°磁分析器等构成的头部设备,均匀场加速管,漂移管,偏转磁铁,0°直流束和45°脉冲束流管道,无油分子泵真空系统等组成。在脉冲束流管道上安装有强流毫微秒脉冲化聚束装置。阐述了该器的方案要点和各部件的主要技术性能及特点。