100 MeV质子回旋加速器二期辐照效应管道设计

针对中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器上的单粒子效应辐照装置进行了二期管道设计,采用八极磁铁校正法对束流进行了扩束及均匀化,最终在靶上得到了一个30 cm×30 cm、均匀性好于92%的均匀分布的束斑,满足了单粒子效应实验的需求。为降低靶站处的束流能散及中子本底,采用两级降能的方案,在偏转磁铁前放置1个降能片,将能量分为100 MeV和40 MeV两档,并分别针对这两个能量点进行方案设计,束流利用率均在42%以上。公差分析结果表明,四极磁铁对靶上束斑均匀性的影响大于八极磁铁,安装过程中应优先保证四极磁铁的安装公差。     

束流均匀化聚焦六级磁铁设计

<正>加速器输出束流功率分布不均匀,束流密度大将使钛窗、束流靶容器或被辐照物品损坏,因此电子束辐照需将束流进行扩束均匀化处理。束斑内部束流密度分布虽然不均匀但整体上为对称分布,所以要实现束流均匀化需使用奇对称场。目前能产生奇对称场的八极磁铁和十二极磁铁已用于束流均匀化研究。八极磁铁进行束流均匀化时在束流边缘束流密度过高,对于低流强的应用场景可利用准直器将束流边缘密度过     

100 MeV回旋加速器实现双向同时引出质子束流

正中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)引出的质子能量范围为75～100 MeV、质子束流的最高流强为200μA。CYCIAE-100在南北对称的两个方向各安装了一套剥离靶引出系统,引出方式为双向剥离引出。2014年,完成了第一套北向剥离靶系统的安装调试,首次获得100 MeV引出质子束流。2015年,完成了第二套剥离靶系统的安装调试。目前,CYCIAE-100在两个方向均可连续引出75～100 MeV的质子束流,并且完成了单粒子效应和中子物理等许多实验任务。2017年,工程部技术人员经过反复尝试和实验,CYCIAE-100成     

HLS脉冲八极磁铁注入方案设计与研究

脉冲多极磁铁注入方法是近年来储存环上新兴的一种束流注入方案,具有注入元件少和对储存束流扰动小等优点。本文研究了在合肥光源(Hefei Light Source,HLS)上储存环采用单块脉冲八极磁铁实现束流注入的设计方案。通过物理过程推导和计算,在储存环上选择合适的八极磁铁的安装位置,初步确定相应的磁铁参数。对注入过程进行跟踪模拟,结果验证了注入束流的存活效率较高,对于储存束流的扰动比脉冲四极磁铁和脉冲六极磁铁注入方法更小,证明了在HLS上采用单块脉冲八极磁铁完成注入过程是可行的。     

高电荷态重离子束流产生技术的研究

为了提高北京HI-13串列加速器束流的硅中射程和LET值,本文开展了高电荷态束流引出技术及pA级弱束流诊断技术研究。采用电刚度和磁刚度模拟技术,配合pA级弱束流束斑观测和束流强度监测技术,获得能量360 MeV、峰总比80%的¹⁹⁷Au离子束流,其在Si中的表面LET为86.1 MeV•cm²•mg^-1、射程为30.1 μm,满足单粒子效应（SEE）实验的要求,拓展了北京HI-13串列加速器上单粒子效应实验所用离子的能量和LET值范围。     

BPL 750 keV束流输运线上四极磁铁的设计

一、引言自从北京质子直线加速器的10 MeV段1982年底出束以来,于1985年已将其能量扩展到35 MeV,脉冲流强达到70 mA,作为从高压倍加器至质子直线加速器之间的750 keV束流输运线,经历了10 MeV和35 MeV两个阶段的调试和运行。它有效地将质子束流从高压倍加器输运到直线加速器,传输效率达到设计指标。本文介绍安装在这一束流输运线上的四极磁铁的设计、磁场测量结果及实际运行情况。     

100 MeV回旋加速器能量测量设备的安装调试

正为了测量100 MeV回旋加速器实际输出质子束流的能量,回旋加速器研究设计中心采用了Physikalisch-Technische Werkst tten(PTW)公司生产的水体模剂量测量系统(以下简称水箱)测量质子束流在水中的深度剂量曲线,确定布拉格峰位置。测量采用的是100 MeV回旋加速器南向单粒子效应束流线和单粒子效应实验台架。该束流线是一条水平方向固定的束流线,因此输出的质子束流为水平方向固定束。水箱的侧面有一个入射窗,入射窗处安装1个参考探测器。束流线与     

一个用于束流脉宽压缩的Mobley型宽窗磁铁

本文描述的Mobley型宽窗磁铁是安装在我所2.5MeV质子静电加速器中,为获取1ns脉冲束装置的一个关键设备。在加速器电压为1.5～2.3MeV、粒子能散度0.5％左右时,对H~ 和D~ 束可分别将10～15ns脉冲束压缩或0.9～1.1ns和1.3～1.5ns,靶上最佳束斑3×4mm~2。     

300MeV/A H_2~+可变能量超导回旋加速器束流引出物理设计研究

针对单粒子效应测试对质子束能量的要求,中国原子能科学研究院设计了一台300 MeV/A H_2~+超导回旋加速器,该加速器使用超导线圈实现主磁铁小型化,剥离引出H_2~+离子获得可变能量的质子束。通过调节剥离点位置和分析剥离后质子的轨迹与束流包络,对该加速器引出过程的束流动力学进行了研究,完成了引出过程的物理设计。结果表明,此台加速器可在205~240 MeV、265~300 MeV内连续变能量引出质子,在更低能量范围内有单能量点引出质子的能力。     

中国散裂中子源快周期同步加速器磁铁电源系统的研究

目前正在进行可行性研究的中国散裂中子源的主体结构是1台强流质子同步加速器。该加速器的一期目标为注入能量70MeV、引出能量1.6GeV、束流功率100kW、循环工作频率25Hz。文章阐述系统总体结构的设计原则以及二极磁铁（B）和四极磁铁（Q）磁场的跟踪误差要求。     

中国原子能科学研究院100 MeV质子单粒子效应辐照装置试验能力研究

为检验中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器（CY CIAE-100）建立的单粒子效应（SEE）辐照装置的试验能力和数据测量的准确性和可靠性,利用欧洲航天局（ESA）研制的SEU监测器进行了校核试验。试验中选取多个不同能量点对SEU监测器进行辐照获取了相应的单粒子翻转（SEU）截面,同时对束流的均匀性进行了检验。SEU监测器SEU截面测试结果与其在国外其他加速器,如瑞士PSI、比利时LIF等所获得的数据基本一致。校核试验验证了中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器SEE试验能力以及数据测量的准确性。     

用于单粒子效应辐照实验的CYCIAE-100白光中子源研究

中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子辐射环境中的失效率,并为有针对性抗辐射加固提供数据支撑。中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器(CYCIAE-100)通过质子轰击W靶发生散裂反应可以产生具有连续能量的白光中子。本文基于核反应理论,采用蒙特卡罗方法模拟了100 MeV质子与W靶相互作用产生的中子的产额、能谱和角分布,模拟结果表明,平均1个100 MeV质子可以产生0.33个中子;中子能量范围为0～100 MeV,且随着能量的增加中子注量先增加后减小,峰值在1 MeV附近;沿质子束方向中子角分布具有轴对称性,且随着出射角的增加,中子注量先减小后增加,在90°时,中子注量最小。选取0°出射方向的中子束开展单粒子效应实验,采用基于双液闪探测器的中子飞行时间法测量白光中子能谱,获得了能量范围为3～100 MeV的中子能谱,且当质子束为100 MeV/1μA时,在距离W靶15 m处的中子注量率为3.3×10...     

HLS脉冲四极磁铁注入方法设计与研究

介绍了一种采用脉冲四极磁铁实现储存环束流注入的新方法.通过物理计算和注入过程数值模拟研究,确定了储存环上安装脉冲四极磁铁的位置和强度,并通过模拟计算评估了注入过程中注入束流存活效率和对储存束流的影响,证明了在合肥光源采用脉冲四极磁铁完成束流注入过程的可行性.     

单粒子微束辐照装置的束流光学计算

利用束流光学计算程序TRANSPORT和TURTLE对基于2×3MV串列静电加速器的单粒子微束细胞精确照射装置的束流传输光学进行了一阶近似计算,得到了包括束流包络、束流相图、束斑大小及束流发散程度的相关数据.计算结果表明,对于能量1.5 MeV,经2 mm×2 mm狭缝入射且初始发散角x'～y'≤3mrad的典型质子束...     

100 MeV强流质子回旋加速器束流输运线上旋转扫描磁铁设计

加速器引出束流分布一般都是高斯分布,而在很多束流应用中都需要均匀分布的束流,为此目的设计了旋转扫描磁铁。旋转扫描磁铁形成一垂直于束流传输轴向均匀旋转磁场,在该磁场作用下,通过旋转扫描磁铁的束流也会随磁场的旋转而旋转,从而提高束流的均匀度。其旋转过程如图1所示。外两相电流都是相同的直流电,这种情况下所形成的磁场方向不会变化,可用特斯拉计进行测量,其具体结果如图4所示。由图可见,理论计算和实际测量值间的误差小于2.2Gs,精度约1%,该旋转扫描磁铁即将在30MeV回旋加速器的123I束流线上试用,也用于100MeV回旋加速器的质子…     

复旦大学单粒子微束研制进展

建设了一基于复旦大学2×3 MV串列加速器的单粒子微束装置。离子束经分析磁铁30°水平偏转传输后再经90°偏转磁铁竖直上行至辐照终端,以内径1.5 μm的毛细玻璃管微准直器获取离子微束。采用薄膜闪烁体结合光电倍增管的探测结构对微束离子进行精确探测和计数,并以高压静电偏转开关快速关断束流以实现对离子数目的精确控制。目前实验已获得在质子能量为3 MeV时,能散（能量分布曲线中半高宽FWHM）<60 keV、束分辨<2.2 μm、定量照射精度>95%的质子微束。本文对复旦大学单粒子微束的束流管道设计、微束获取、束开关及单粒子探测等核心环节的研制进展进行介绍。     

400 kV强流中子发生器的物理设计

对400 kV强流中子发生器进行了物理设计。采用Poisson/Superfish软件对中子发生器高压电极和加速管的电场分布进行了模拟,结果显示,各关键区域的空间电场最大值远低于击穿电场限值。以强流束旁轴包络方程为基本模型,发展了强流束传输系统束包络的计算机模拟程序IONB1.0,模拟了中子发生器传输系统中40 mA的D束流包络。结果显示,设计方案中所采取的两间隙高梯度加速结构有较强的聚焦性能,能有效抵消强流束空间电荷效应造成的束流发散,加速管出口处的束包络半径约3 cm,由加速管出口处的空间电荷透镜和三重四极磁透镜组成的传输系统能将束流聚焦在约140 cm处的靶上,且束斑直径小于2 cm。     

重离子微束辐照装置

采用针孔准直技术,在HI-13串列加速器上建立了微电子器件单粒子效应重离子微束辐照装置。该装置主要由5个主要部分组成:产生微束装置、定位装置、样品运动控制装置、束流注量检测装置和单粒子效应测量装置组成。图1为装置的平面布局图。装置建立后,使用能量为48MeV的32S束流,经     

100MeV回旋加速器上不同能量质子束流品质诊断

正束流的均匀性状态和束流测量的准确性是辐射生物学研究中重要的物理参数,其会直接对实验结果造成影响,导致剂量和辐射生物效应量效关系的不确定性增加。本研究中,利用回旋加速器产生的90 MeV质子通过降能器降能的方法,     

回旋加速器束流动力学模拟程序COMA的改进

正COMA是用于回旋加速器的多粒子跟踪程序,该程序为加拿大TRIUMF实验室于1975年开发。为了使COMA的模拟结果更加符合实际情况,对其初始分布进行了改进。1初始条件改进前后输入文件相同,初始能量1.491 13MeV,能散0.001 5 MeV(±0.5%),中心相位-15°,相宽10°,初始半径23.1cm。剥离靶位于R=187.55cm处,引出粒子能量约100 MeV。2初始能量、相位分布的改进COMA初始粒子能量分布由输入文件中的初始能量和能散两项共同决定,服从随机分布。此