无损检测用加速器束流稳定性分析系统的研制

介绍了单道脉冲幅度分析系统对电子直线加速器每个宏脉冲内产生的电子束流稳定性的实时测量方法和对打靶产生的X射线剂量率进行动态监测的分析处理系统的研制与开发。介绍了单道分析器的原理和硬件组成。后端软件使用面向对象的VisualC++.net开发完成,软件采用图形化软面板,所有控制和结果显示在计算机屏幕上。系统具有可靠性好、精度高、测量直观、应用软件的界面友好等优点。

医用回旋加速器工作状态下束流稳定性分析

医用回旋加速器属于临床中应用频率较高的仪器设备局,其主要作用在于加快正电子核素的加力,借助不同核反应的形式生产多种类型的正电子核素,从而合成不同显像功能的正电子药物,从而满足正电子发射计算机体层成像检查方面的需求。对此,为了更好的提高医用回旋加速器的应用价值,本文以研究的方式探讨医用回旋加速器工作状态下束流稳定性。

一种用于强流脉冲离子束的束流输出稳定性实时监测方法

强流脉冲离子束辐照后的材料表面状态对束流强度具有极高的敏感性.因此,在辐照实验中监测束流输出的稳定性,并及时识别出参数抖动较大的脉冲,对于实验结果的分析和表面改性效果的优化具有重要意义.本文利用塑料闪烁体构建了一种时间分辨为6 ns的快响应脉冲X射线诊断系统,成功捕获了外磁绝缘离子束二极管工作时产生的X射线.同时,通过红外相机和法拉第筒对离子束流的能量密度和电流密度进行测量.分析结果显示,轫致辐射强度和离子束发射强度均取决于二极管加速电压,导致X射线强度和离子束流能量密度呈现正相关趋势.当离子电流密度发生抖动时,X射线信号幅值表现出良好的变化跟随性,能够对偏离预设参数区间的脉冲做出响应.这说明本文提出的非拦截式诊断方法能够有效地实时监测强流脉冲离子束束流输出的稳定性.

环境温度对合肥光源束流轨道稳定性的影响

环境温度是影响电子束流轨道稳定性的重要因素之一，国内外大多数加速器实验室为此都建立了较为完备的环境温度监测系统和恒温空调系统。合肥光源（HLS）是第二代光源，全环闭合轨道垂直方向上要求稳定在100／μm以内。为定量研究和分析环境温度对合肥光源的电子束流轨道的影响，建立了环境温度监测系统。着重介绍了环境温度监测系统的组成、辐射干扰问题以及数据分析方法。数据分析结果表明：环境温度与束流位置之问具有较强的相关性，垂直方向环境温度每变化1℃，束流位置变化10-20μm。

直线感应加速器束流崩溃不稳定性数值模拟

在理论分析的基础上,开发了直线感应加速器束流崩溃不稳定性数值模拟程序。描述了利用该程序开展的研究工作,这些研究揭示了束流崩溃不稳定性的一般规律,分析了相关参数对束流崩溃不稳定性的影响,最后提出了直线感应加速器束流崩溃不稳定性抑制方法。

无碰撞等离子体中电子束流不稳定性的时空演化

强激光在冕区等离子体中传播到临界面附近生成相对论电子和相对论电子束流在随后较长一段稠密等离子体区的能量传输是快点火中的关键问题。对快点火条件下的激光等离子体参数，临界面附近产生的前向快电子电流往往超过阿尔芬极限电流，必须在稠密等离子体中产生中和回流，快电子流才能在稠密等离子体中向前输运。横向电磁不稳定性（类Weibel不稳定性，WI）和纵向静电双流不稳定性（TSI）很容易在这种电子双流体系中激发，前向电子束会被调制或成丝状结构，同时激发电磁场，粒子部分动能会转化为电磁场能量。不稳定性在非线性饱和后，发生电流丝的合并、磁场重联等过程，部分电磁场能量会再转化为粒子能量，表现为对离子体的横向加热。Weibel不稳定性的作用可能形成围绕传播电子束的磁通道，对快电子的定向和准直传播是重要的。TSI激发的纵向静电场对磁场通道会有明显的调制甚至破坏作用，直接影响高能电子流从激光吸收区到燃料压缩区的准直传播。

非均匀填充束团纵向不稳定性的模拟计算

为精确计算储存环中高频腔等高Q值元件引起的耦合束不稳定的增长率 ,我们通过分析束团和高频腔高次模的相互作用 ,编制了能计算非均匀填充束团纵向不稳定性增长率的程序———SLIAB程序。在束团均匀分布这种特例情况下 ,该程序与常用的ZAP程序计算得到的结果基本一致。作为一个应用实例 ,本文给出了高能物理研究所BEPC改进方案BEPC -Ⅱ上束腔耦合不稳定性的增长率的计算结果。

储存环束流丢失信号检测电路设计

丢束信号是上海光源束流测量系统需要提供的定时信号,用于触发数字BPM处理器libera记录丢束前束流数据来分析丢束原因,对提高加速器运行稳定性至关重要。本文详细介绍了丢束检测模块的原理、工艺设计及工艺测试情况,给出用RF信号源仿真束流信号的实验室离线测试结果。带束实验结果表明,本模块功能达到设计要求,可用于丢束数据的锁存。

BEPCⅡ横向束流反馈系统条带电极的设计及模拟计算

用高频结构模拟程序HFSS优化设计条带电极kicker并计算了它的反射参数和横向分流阻抗。从模拟得到的反射参数可以看出,在要求的250MHz带宽范围内,反射的功率小于7%,说明了条带与功率传输线是阻抗匹配的;模拟得到的横向分流阻抗与公式计算得到的结果基本上一致。当频率250MHz时,得到了1300Ω的分流阻抗,在此种条件下,需要反馈功率为123W方能抑制束流不稳定性,这为电极的机械设计和在反馈系统中选择功率放大器提供了最基本的依据。

合肥光源储存环束流截面测量系统改造和软件升级

存储环束流截面及发射度是同步辐射加速器重要的基本参数。从束流截面大小的变化和束斑位置的移动规律,可以进行环上的束流不稳定性的研究。介绍了合肥光源,储存环束流截面测量系统局部改造和它的软件升级并且着重介绍西欧核子中心(CERN)的软件框架ROOT在数据处理和显示方面的应用。

逐束团位置对束流横向反馈的影响分析

为了提升上海光源储存环横向反馈系统的性能,进一步优化抑制束团串内部横向耦合不稳定性,需要更深入了解现有束流反馈系统模式下的工作状态。用逐束团位置在线采集的方法,在束流诊断实验中获取横向反馈系统不同反馈作用力条件下的逐束团位置信息。通过离线频谱分析,得到束团串横向不稳定振荡振幅随反馈作用力及束团分布的变化规律,表明了横向反馈作用力对束流的整体作用具有正相关性,但对不同束团及束团串的作用效果具有较大差异。为更深入的研究束流不稳定性及束流优化提供了数据支持。

BTCF上离子引起的束流不稳定性研究

对所设计的北京τ 粲工厂 (BTCF)高亮度对撞模式下电子环中的离子引起的束流不稳定性做了研究 .计算了不同束团填充空隙下的离子俘获比 ,然后用自编的模拟程序对BTCF上快束流 -离子不稳定性做了模拟跟踪 ,得到的快束流

对数比电路原理与低频工作点反馈系统(英文)

在合肥光源注入系统升级改造后,尝试了几种方法来改进机器注入束流稳定性。研制了用于抑制注入过程残余β振荡的水平和垂直方向的工作点振荡抑制模块,尝试了包括逐圈测量和锁相环原理来激励和稳定束流等方法来跟踪工作点变化。详细分析了基于对数比原理的逐圈测量系统,包括单束团和多束团模式,证明在多束团模式下逐圈测量的可行性和意义,更新了数据采集和可远程控制的软件集成环境。

一种高亮度点状场发射电子枪的研制

本文对一种自制的场发射电子枪（ＦＥＧ）的结构、使用以及发射和稳定特性作了详细的报道．经测量表明：ＦＥＧ在枪室真空为６．６７×１０－７Ｐａ，场发射工作电流０．９μＡ的条件下，其束流稳定性优于５％（１０ｍｉｎ）；又当加速电压为４０ｋＶ时，其虚源半径小于１．３ｎｍ；而亮度则大于５×１０９Ａ／ｃｍ２·ｓｒ．说明它是一种高亮度小束斑的点状电子源．在ＳＥＭ，ＳＴＥＭ和其它先进的电真空分析仪器以及电子束加工等方面，具有广泛推广的实用价值．

上海自由电子激光工程地基振动测试研究

上海自由电子激光(SFEL)工程是国家重大科技基础设施建设项目,束流稳定性的好坏是影响SFEL性能的关键指标,而地基振动是影响束流稳定性的重要因素之一。本文对SFEL工程的地基振动进行了长达450m、24h连续测试;对不同位置、不同时刻、不同频段、不同方向的结果进行了详细地分析,并与国外光源的地基振动结果进行了比较,为SFEL工程的建设准备了比较详细的地基振动资料。

激光驱动强流电子束产生和控制

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性能、适应上万CPU核规模的并行粒子模拟程序,并开展了大规模数值模拟研究,探索了强流电子束的产生机制和输运规律。回顾了近几年来快点火研究团队围绕强流电子束产生和控制开展的研究,介绍了导致束流品质差的两大物理原因:预等离子体效应和束流不稳定性磁场的随机散射。针对这两个物理原因,提出了四种提高强流电子束品质的方法:(1)双层金锥靶减弱预等离子体的负面效应;(2)输运丝产生环向磁场准直强流电子束;(3)外加磁场导引强流电子束提高耦合效率;(4)抑制束流不稳定性以降低随机磁场对电子束流的散射。

模式独立分析方法在加速器逐束团研究中的应用

在加速器束流诊断中,为了对获取到的逐束团位置数据降噪处理,以获得测量精度更高的数据用于进一步研究,上海光源束测组在束流注入阶段位置数据分析中引入并扩展了模式独立分析方法。将此方法中的数据处理对象由多个束流位置探头获取到的逐圈位置数据矩阵更改为单探头逐束团多圈位置矩阵,通过对矩阵进行奇异值分解提取其主要运动模式。此方法有效地将随机噪声与具有物理意义的真实信号分离开来,提取出加速器物理学家真正关注的束流运动模式,便于后续的束流不稳定性分析。

合肥光源逐束团测量系统研制

逐束团测量装置属于宽带和实时测量,足以分辨重复频率为204 MHz的相邻束团的信号,设计功能包括横向水平和垂直Beta振荡,纵向同步相位振荡,束团填充等信息的实时检测。对信号频谱分析,系统参数设计,前端射频检测,锁相环信号合成,高速数据采集以及基于PXI的整个系统作了详细介绍,分析了若干调试和实验结果,并讨论了合肥光源储存环目前存在的不稳定性及该测试手段在诊断中的应用。

SSRF储存环共架机构热-力耦合分析

上海同步辐射光源(SSRF)工程中,束流稳定性是提高SSRF性能指标的关键因素,影响束流稳定性的一个主要因素就是工作状态下温度变化引起的支架和磁铁的变形。本文以上海光源储存环共架机构为研究对象,采用参数化有限元法、借助有限元分析软件ANSYS WORKBENCH,对不同工况下的共架机构进行热-力耦合仿真,得出共架机构的温度场和应力场,为控制支架的稳定性进而保证上海光源束流稳定性提供依据。

二维混合模拟方法及应用

设计了一个二维混合模拟程序 ,并用其计算了等离子体物理中的束流不稳定性 .结果表明 ,此程序在计算过程中使能量基本保持守恒 。