对束流均匀化扫描装置的性能改进方法

介绍了对束流均匀化扫描装置三角波电流功率源性能的改进 ,通过对设备电路改进和设备结构的改造 ,在重离子对作物种子的诱变育种、生物效应研究以及用重离子束注入处理金属、塑料等使其表面变性的实验中 ,取得了很好的效果。

基于八极磁铁的束流均匀化设计方法

随着单粒子效应研究的深入,地面模拟实验对大面积均匀束斑的需求也在逐渐增加。基于八极磁铁束流均匀化的原理,提出了单八极磁铁均匀化、集中均匀化和交替均匀化3种不同的束流均匀化设计方案,采用Transport和Turtle程序分别计算了3种设计方案的束流线参数及均匀化效果。理论分析和模拟计算的结果均表明,交替均匀化方案,即四极磁铁和八极磁铁相间排列,用2个四极磁铁使束流在x和y方向分别成腰,2个八极磁铁放置在束流成腰位置时均匀化效果最好,理想状况下,束流利用率可达到65%。

地面模拟空间电子环境束流均匀化设计

通过在地面建设装置来模拟空间高能电子环境,能够有效地对航空航天器件在地外空间遭遇电子引起的相关效应进行研究。在模拟装置中,高能电子由电子直线加速器提供,其输出束斑大小为毫米量级,而模拟试验需要大面积且非常均匀的电子辐照环境,所以需要通过一段束流输运线处理,使束流同时满足辐照面积和均匀性要求。本项目的模拟装置空间紧凑,束流输运线短,辐照面积大,利用单一的二维扩束均匀化方案无法实现,因此采用了一种扫描加扩束的方案。根据输运线入口和出口束流参数要求,设计将螺线圈、α-磁铁、扫描磁铁、四极磁铁、聚焦六极磁铁等元件组合使用。通过元件参数匹配和束流校正,使不同能量的电子束在辐照平面处满足辐照面积和均匀度的要求。利用束流跟踪软件仿真计算了0.5 MeV、2.5 MeV和5 MeV束线,束流在不同辐照面积的均匀度均优于90%,满足指标要求。

宽能谱激光驱动质子束的传输与均匀化

激光加速器在几十年的发展中不断进步.激光等离子体作用产生的加速电场能够在微米尺度将质子加速到数十甚至百兆电子伏能量,有望成为新一代广泛应用的紧凑加速器.激光驱动质子束具有微米量级尺寸(点源)、安培量级的峰值电流、大能散、大散角等特点,具有广阔的应用前景.辐照应用要求质子束在较大面积上具有均匀分布剂量,因而需要在传输中完成从点源到较大面积、剂量均匀的质子束变换.为提高激光加速质子束的利用效率,要求传输的质子束能散范围尽可能大.而色差效应对大能散质子束的传输和均匀化提出了挑战.常梯度磁场的弱聚焦作用可以在水平和竖直方向同时聚焦,在水平方向分析能量;聚焦和能量分析一体化的光学特点能够实现消色差,或者显著降低色差的影响.本文研究了弱聚焦磁场用于大能散质子束传输和均匀化的特点和可行性,实现了20%能散质子束的均匀化传输.通过加入特殊的导向磁铁修正散角,减小色差效应在位置消色差中的影响,使得80%能散质子束传输后可保持较好的均匀性.对比质子束在强聚焦元件四极透镜中的传输,展示了弱聚焦磁场用于大能散质子束均匀化的优势.