ns-200中子发生器束流脉冲化技术研究及束流传输模拟计算

在ns-200中子发生器上开展了束流脉冲化技术研究工作,采用正弦波速调管聚束方法设计了束流脉冲化系统,研制了高频电源系统、脉冲测量系统和远程自动控制系统.运用LEADS软件,进行了束流传输的模拟计算,并显示了束流传输包络曲线.整机安装调试获得了半高宽小于3.5ns、峰值电流大于1mA的聚束脉冲,束流稳定,各项指标达到技术要求.目前,已长期投入脉冲运行,完成了多个物理实验.     

200keV直流/脉冲中子发生器束流输运模拟计算

计算机模拟计算在各种类型加速器的设计中起着很重要的作用。例如,计算机模拟很快就可以确定加速器各部件的最佳工作参数和所需要的光学条件,使一台加速器复杂的束流输运系统设计变成简单的工作。TRANSPORT程序是当今世界上关于束流输运计算的最优秀程序之一。但是,该程序不能进行静电加速器离子光学系统的计算,也不能作直线加速器的粒子动力学计算。为此从北京大学引进了LEADS程序,它不仅具有TRANSPORT程序的优点,还克服了其不足。对含有聚束(脉冲束流)系统的加速器粒子动力学进行模拟是LEADS程序的新特色。实验中用LEADS程序模拟了200keV直流/脉冲中子发生器束流输运过程,得到了横向相图、纵向相图和束包络图。还用LMOV程序计算和验证了聚束系统,束流脉冲波形图和实验结果比较接近。     

小型移动式中子发生器

把从国外引进的高压终端与自行研制的脉冲系统等结合在一起,建成了一台小型移动式中子发生器。该中子发生器的长度是2 500 mm,重量小于1 t,可以方便地移动到所需要的实验场合。它主要由高频离子源、加速管、高压发生器、聚焦装置、供气系统、微秒脉冲系统、控制系统、真空系统和实验靶室组成。它能产生150μA的直流氘离子束和宽度为10～100μs,频率分别为10 Hz,1 000 Hz,10 000 Hz的脉冲氘离子束。D-T中子产额可达1.5×10~(10)s~(-1)。文章主要介绍了小型移动式中子发生器主要部件的工作原理和结构。     

MOSFET的损耗分析与工程近似计算

根据MOSFET的简化模型,分析了导通损耗和开关损耗,通过典型的修正系数,修正了简化模型的极间电容。通过开关磁铁电源的实例计算了工况下MOSFET的功率损耗,计算结果表明该电源中工况下的MOSFET功率损耗比较小,可以长时间可靠稳定的工作。     

基于小型加速器中子源的快中子层析实验研究

利用快中子穿透能力强的特点实现层析成像,对于大尺寸的无损检测具有重要意义。但快中子探测效率低,非期望信号引起图像噪声大,原始投影图像信噪比相对较低,实现快中子层析成像难度较大。本文利用中国工程物理研究院核物理与化学研究所研制的小型中子成像检测仪,获取了轻重材料混杂件不同角度下的快中子成像投影图像,通过对投影图像进行预处理提高图像信噪比,并采用迭代重建算法对投影图像进行重建,成功获取了模拟样件的三维结构分布,具备了内部轻材料孔洞缺陷的检出能力,表明采用小型加速器中子源可以实现快中子计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)成像。     

正弦波速调管聚束理论及其应用

以正弦波速调管聚束理论为基础。详尽阐述了速调管聚束的具体实现方法,给出了相应的计算公式。实际应用该法,为NS-200加速器设计了聚束装置。     

移动式加速器中子源控制系统的设计与研制

运用数字化处理、计算机网络、光纤通信等先进技术,实现对移动式加速器中子源的远程控制。该系统运行稳定、操作性强,很好地满足了用户的实验需求。     

氘离子轰击钼靶的二次电子发射系数测量

设计了一套二次电子测量装置,采用间接测量法,利用中子发生器产生的氘离子束,对氘离子束轰击下钼靶的二次电子发射系数进行了实验研究,获得了钼的二次电子发射系数随不同入射氘离子能量的变化趋势,氘离子束能量为170 keV时的二次电子发射系数最大,约为2.33.     

一台可产生直流束和微秒脉冲束的ECR离子源

ECR离子源与其他离子源相比具有一些优点。例如在放电室中具有较低的工作气压,能产生均匀的高密度等离子体,由于无热阴极可耐腐蚀气体,工作寿命长、发射度小、高原子离子比和束流强度大。所以,应用在中子发生器中具有良好发展前景。专门应用于中子发生器的ECR离子源既可引出直流离子束,又可引出微秒脉冲离子束。介绍了这种ECR离子源的工作原理和结构,给出了测量到的主要参数和脉冲波形。     

用于中子发生器的小型ECR离子源设计

介绍了用于中子发生器的小型ECR(电子回旋共振)离子源的工作原理、基本结构和预期技术指标。叙述了该系统的设计过程、关键技术和创新点。