叠靶研究

直线感应加速器 (LIA)产生的高能、强流电子束与轫致辐射靶作用能够产生具有高剂量、小焦斑的X光 ,但伴随产生的回流离子会导致电子束束斑变大与X光分辨率降低 ,在多脉冲情况下更会影响到后续电子束的束靶作用等。叠靶结构能够增大束靶作用的立体空间 ,降低在靶面的能量沉积 ,可有效抑制回流离子的产生。对叠靶结构模型进行了理论计算与实验研究 ,并与单靶情况相比较 ,证实了在两种靶结构下所得到的X光照射量大小与角分布基本相同 ,但对于叠靶情况下靶面没有出现烧蚀现象 。

低抖动Marx发生器设计与实验

提出并设计了一种Marx发生器线路,将电路模拟和实验验证结果与传统的Marx线路进行了比较,结果表明,所设计的线路通过保证Marx后级开关上的过电压幅值,来保证开关可靠击穿并减小开关自击穿所需时间,从而减小Marx发生器的抖动和增大工作范围。在此线路基础上,设计了一种用于直线感应加速器脉冲功率系统的Marx发生器,该发生器采用正负双极性直流充电,使用低抖动的场畸变火花隙开关作为脉冲形成开关,最大储能16.87 kJ,最高输出电压450 kV,在一定工作状态下可以达到亚纳秒级的时间抖动。

亚ns级抖动环形电极场畸变火花隙开关

研制了最高工作电压100kV的一种环形电极场畸变火花隙开关,计算和模拟了开关内部电场分布。通过实验检测了开关的耐压特性以及不同电压下的开关动作延迟时间和抖动。结果表明欠压比相同时,开关抖动随电极间距增大而增大,在间距3mm时开关工作稳定、动作时间延迟小,抖动<1ns,但开关电极间距小时,工作电压不高。

12MeVLIA轫致辐射靶面回流离子测量

强流高功率脉冲电子束聚焦成mm量级的束斑后,打击到轫致辐射靶的过程中会产生回流离子,它会导致电子束被提前聚焦,在预定的靶面形成散焦。描述了法拉第筒对12MeV直线感应加速器的轫致辐射靶面可能产生的离子及其参数进行的实验测量,并对实验结果进行了分析讨论。结果表明在靶前60°～70°方向未发现回流离子。

12MeV直线感应加速器轫致辐射靶靶面回流离子测量

强流直线感应加速器（LIA）能够产生2—3kA、10-20MeV、约80ns（FWHM）的强流高功率的脉冲电子束，经过数十米的传输、聚焦成毫米量级的束斑后打击到轫致辐射靶上，来产生高剂量的X光。同时电子束打靶使靶面沉积大量的能量导致靶面的温度骤然升高，引起靶表面物质或杂质（如碳、氢、水蒸气与靶材料等）被汽化电离而产生等离子体。强流电子束在靶前附近产生的强空间电荷电场（场强可达MV／cm）把离子从靶面拉出，以逆着电子束的方向前进，被称为回流离子。人们提出回流离子与电子束发生作用，会导致电子束被提前聚焦，在预定的靶面形成散焦。

12MeV LIA前级真空系统控制改进

真空辅助系统的能力直接影响到12MeV直线感应电子加速器运动和实验，通过对真空辅助系统控制线路的重新设计，改进了真空系统的自动控制运行能力，由单机单组的低真空设备改进为分组成套运行方式，并采用自动控制程序，实现了两套机组运行相互补充，并进行了人为故障试验，验证了改进后的真空系统的可行性。

First experimental research in low energy proton radiography

Proton radiography is a new scatheless diagnostic tool providing a potential development direction for advanced hydrotesting. Recently a low energy proton radiography system has been developed at the Chinese Academy of Engineering Phyiscs （CAEP）. This system has been designed to use an 11 MeV proton beam to radiograph thin static objects. This system consists of a proton cyclotron coupled to an imaging beamline, which is the first domestic beamline dedicated to proton radiography experiments. Via some demonstration experiments, the radiography system is confirmed to provide clear pictures with spatial resolution -100 μm within 40 mm field-of-view.