西安200MeV质子应用装置60MeV束流慢引出效率优化

西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)主要用于空间辐照效应模拟研究,为了满足实验需求,XiPAF采用三阶共振慢引出的方式引出束流。本文首先分析了影响XiPAF慢引出效率的因素,针对共振六极铁(SR)上升引起直流电流传感器(DCCT)束流强度变化及RF-KO阶段引出效率进行了优化。优化后,RF-KO阶段引出效率最高能达到89%,总引出效率最高为84%。

弯晶的引出效率与同步加速器的束流动力学稳定性

近年来,弯晶的束流控制技术得到了迅速发展.在加速器物理中,粒子能量和束流强度一直是人们追求的目标,而引出技术和引出效率则是保证束流强度的关键.在经典力学框架内和偶极近似下,导出了粒子在弯晶中的一般运动方程.在准静态近似下,利用哈密顿原理分析了系统的稳定性;在相空间密度均匀分布假设下,利用相面积概念讨论了弯晶的引出效率.用Melnikov方法描述了系统的混沌行为及临界性质,给出了常曲率和变曲率弯晶的退道长度.

SFC引出磁通道

在原有的ＨＩＲＦＬＳＦＣ引出系统基础上，设计了两个无线圈磁通道。一个通道将ＳＦＣ边缘场改变成正梯度的线性分布场，使引出束流在径向聚焦；另一个通道屏蔽一部分边缘场，使引出束向大半径方向偏转；此外，还设计了１２０°对称的假磁通道，以平衡磁通道给ＳＦＣ带来的一次谐波扰动场。实际的测磁结果表明，磁通道达到了设计的理论要求。此设计完善了ＳＦＣ束流引出系统。

正弦平方势与环形加速器的弯晶束流引出

在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子在弯晶中的运动方程化为具有固定力矩的摆方程。利用Jacobian椭圆函数和椭圆积分分析了系统的相平面特征。导出了弯晶的最大偏转能量、退道系数和退道长度。计算结果表明,对于曲率半径为1 m,能量为1.0 GeV的质子,Si(110)面沟道的引出效率为70%;对于MeV范围的粒子,退道长度大约是μm量级;对于TeV范围的粒子,退道长度可达1 m以上。

周期弯晶作为束流控制元件的动力学稳定性

在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为具有阻尼项和受迫项的广义摆方程。利用Melnikov方法讨论了沟道运动次谐分叉及其稳定性,导出了周期弯晶的临界条件和退道长度。结果表明,要试图获得高的引出效率,除了要求弯晶长度必须小于退道长度外,还必须保证沟道粒子的运动是稳定的。对临界条件的分析表明,系统的稳定性与它的参数有关,只须适当调节系统参数,就可以保证周期弯晶作为引出元件的稳定性。

同轴型双程放大器的研究

理论上计算了在多程放大过程中反转粒子数的利用效率、反转粒子数的分布等。计算结果与“神光—Ⅱ”主放大器原型－同轴型双程放大器－实验结果相符合。