强流回旋加速器综合试验装置谐振腔关键高频参数的测量方法研究

射频谐振腔体的特征参数,包括谐振频率、品质因数和并联阻抗等,对加速器的物理设计和束流调试具有重要的参考意义,是衡量射频系统性能的重要指标.其中,等效并联阻抗的准确测量,是确定加速电压的峰值与分布的有效途径,其难点在于测量方法或对局部电磁场有扰动,或信噪比较低.论文通过应用研究的方法,由二端口无源网络散射参数的定义出发,设计了先进的测量方案,采用了特殊设计的阻抗探针,获得了强流回旋加速器综合试验装置的加速电压分布.同时使用同样的方法,对100 MeV回旋加速器金属实验腔体的电压分布进行了实验研究,该结果与三维计算机仿真结果对比,相对误差小于1％.     

Mapping System, Magnetic Measurement and Shimming in CRM of 100 MeV Cyclotron

在紧凑型回旋加速器中，由于主磁铁材料的不均匀性，磁铁加工和安装的非理想等因素将引起中心平面磁场的非理想分布，这样的非理想场在进行傅里叶展开时必定存在各次谐波。由于一次谐波的存在，束流包络将发生扭曲、振荡；同时，由于一次谐波的存在，将引起束流轨道中心的偏移，     

CYCIAE-100回旋加速器测磁仪自动控制系统的研制

为满足100 MeV回旋加速器磁场测量要求,设计研制了一套测磁仪自动化控制装置。该装置采用周向与径向相结合的运动方式,对目标点磁场进行测量。周向运动采用开环控制,在软件上通过算法实现间接闭环控制,整个测磁过程,只需完成1次周向运动,缓解了由硬件原因带来的周向定位震荡问题。径向运动基于光栅位置反馈,由运动控制器实现自动闭环控制,该方案使角度精度达到±5″以内,径向精度达±5 μm,达到并优于理论设计要求,解决了中能回旋加速器磁场测量时间较长、精度低的难题,对100 MeV回旋加速器的束流强度及品质的提高有重要意义。     

Research on Quadrupoles Along Injection Line for CRM Cyclotron of CYCIAE-100

在强流加速器及其传输线上空间电荷效应对束流会产生重要影响。随着加速器计算物理的发展和计算机运算能力的迅速提升，PIC（Particle—In—Cell）方法已广泛应用于数值模拟强流束在加速器及传输线中运动规律。     

CYCIAE-100 Cyclotron Beamdump Beam Line Control System

<正>The CYCIAE-100 cyclotron Beamdump beam line will realize the acceptance and debugging of the beam strength of 200μA at the end of2017,and the beam collector will be stabilized at the Beamdump beam collector to the beam intensity 204.65μA.The control system of the CYCIAE-100cyclotron Beamdump beam system     

医用回旋加速器高频控制系统设计

中国工程物理研究院流体物理研究所自主研制了用于医疗诊断的PET医用回旋加速器。为满足该医用回旋加速器安全、稳定运行的要求,采用了不带低电平控制功能的高频系统,避免了直接接触高压的危险。选用西门子的S7-1500可编程控制器为前端控制器,完成了系统工作频率的精确扫描,实现了高频系统相位稳定、幅度稳定、安全联锁等。该系统连续运行的结果表明：控制系统的设计满足加速器运行及调试要求,为系统的稳定运行提供了支撑。     

The NRL Cyclotron Beam Control and Handling System

The beam handling apparatus and its associated remote control arrangements are described for the NRL Cyclotron Beam Transport System. The need for reducing duplication of controls and power supplies for such a multi-beam-path facility resulted in the development of a rapid master selector system which can be programmed to accommodate the different beam path requirements. All ion optics and beam sensing components along any particular beam path can be activated from a single selector panel, and then individually controlled. The beam transport display, vacuum control display, and control console, are laid out in graphic form wherever feasible in an effort to present readout and control information concisely and continuously. Precision, versatility, modular construction, and ease of maintenance guided the mechanical and electrical design criteria. Design details and prototypes of beam stops, scanners, viewers, collimators, probes, and pumping stations, are discussed.     

100 MeV强流质子回旋加速器超高真空系统研制

中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200 μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^-6 Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用的通路有限,为此主真空系统设计为内置式低温冷板结合商业低温泵的排气方案以增加系统整体的抽气能力。设计、加工完成的真空系统已成功应用于100 MeV强流质子回旋加速器上,为加速器的束流调试和正常供束提供了有利的保障。     

AST-ICRH天线相位的控制研究

EAST超导托卡马克是我国开展受控核聚变研究的新一代实验装置,离子回旋波加热(ICRH)是在该装置中加热等离子体的重要手段之一.要高效地实现波加热就要很好地控制相位,设计了一套相位控制系统,可以有效地调节加热系统天线的相位关系,从而很好地实现波加热.     

CYCIAE-100回旋加速器质子照相束流线控制系统的研制

为了对质子照相束流线设备进行远程监测与控制,实现束流线各子系统的安全联锁功能,研制了一套采用标准控制模型结构的分布式EPICS控制系统。该控制系统通过PLC组态实现了开关逻辑设备的安全联锁及工艺流程控制。核心控制系统采用EPICS建立了多个IOC作为控制器。针对不同CPU构架下的服务器搭建了交叉编译环境。针对数字电源设备与真空仪表设备使用StreamDevice完成设备驱动及通信协议的开发,并通过建立IOC动态数据库,实现了IOC对流设备和PLC信号的监测与控制功能。使用CSS设计OPI,实现了上位机对EPICS IOC中数据的透明访问。该束流线控制系统已成功应用于CYCIAE-100回旋加速器的质子照相物理实验中。通过长时间的运行,控制系统的可靠性、安全性得到了验证。控制系统的稳定运行,为质子照相实验的开展奠定了基础,对类似的控制系统研制具有一定的参考价值。     

回旋加速器在线控制预警系统

本文介绍一个控制预警系统，本系统软件是在ＶＡＸ机上利用ＶＭＳ４．５操作系统提供的系统服务，运行时间库用Ｃ语言，ＦＯＲＴＲＡＮ语言编写的，硬件部分采用ＣＡＭＡＣ总线标准，挂接声光报警装置。     

230 MeV超导回旋加速器高频腔体的研制

中国原子能科学研究院目前正在研制一台用于质子治疗的230 MeV超导回旋加速器。本文设计用于230 MeV超导回旋加速器的高频腔体,其采用螺旋结构,由4个腔体组成,高频系统采用二次谐波加速,高频腔体工作频率约71.25 MHz。4个半波长的电容加载型谐振腔工作于Push-Pull模式,其中两个腔体在中心平面直连,另外两个腔体在中心区下方使用过桥连接,两组腔体之间存在电容耦合,相差180°。在腔体的设计过程中,采用计算机对4腔体进行联合仿真,经优化后,腔体加速电压分布在中心区部分的为75 kV,大半径部分的提升至110 kV,腔体的无载品质因数仿真结果约8 800。为保证腔体的高频性能,腔体主体材料采用无氧铜材料,其加工难度在于上、下外壳需分别焊接成一个整体,同时要控制其形变量。目前,腔体已完成加工,单个腔体的无载品质因数的测试表明,腔体的无载品质因数均好于7 000,满足要求。     

用于回旋加速器射频低电平系统的通用DSP固件程序设计

针对回旋加速器射频系统幅度、相位、启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,编写了一种基于有限状态机的通用DSP固件程序。该固件程序将射频系统启动过程划分为5个状态:封锁RF信号、搜索腔体谐振点、提升射频功率、匹配相位、幅相闭环控制。该固件程序通过串口与本地上位机和远程控制机进行实时通信,支持在线修改射频系统启动参数;采用异步事件驱动方式,实现对打火和反射功率过大等异常情况快速响应。该固件程序成功应用于CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统中,在CYCIAE-100回旋加速器调束过程中,完成了射频系统的启动控制和设备保护,满足加速器控制系统的需求。     

The Princeton Cyclotron Data Acquisition System

The Princeton Cyclotron minicomputer based data acquisition system is used for nuclear physics research. The system includes eight 13-bit resolution ADC's, computer readable scalers and a general analog and digital I/O crate interfaced to a Data General Eclipse S/230 with 80K words of memory running under the RDOS operating system. The acquisition program ACQUIRE is a general multiparameter sorting and analysis code capable of high data rates (40 kHz without loss for a repetitious pulser).     

100 MeV Cyclotron LLRF Control Design and Details for RF Circuit

CEFR堆容器及堆内构件是一体化的池式结构。反应堆容器为双层结构，包括主容器和保护容器，堆容器直径约8m，高12．6m。一回路全部主要设备及部分二回路设备置于其中，结构紧凑而复杂。堆容器及部分堆内构件因体积庞大无法整体运至安装现场，因此，按照可运输的尺寸条件分成多个部分在工厂加工制造后运至现场。     

EAST离子回旋同轴开关控制系统设计

为满足离子回旋加热系统对同轴开关网络的需求,设计了同轴开关的控制系统。该控制系统的硬件电路以FPGA为控制核心,设计了相关的输入输出接口,通过上位机程序对下位机进行实时控制和监测。上位机软件由Lab VIEW编写完成并安装在PC上,PC与同轴开关网络中的11个本地硬件电路通过一个16路485集线器相连。上位机与下位机之间的通信方式为RS485,严格遵守Modbus协议。实验表明,该控制系统稳定可靠。     

中国原子能科学研究院回旋加速器创新与发展60年

中国原子能科学研究院（CIAE）自1958年首台回旋加速器成功出束以来,已经历了60余年的回旋加速器创新与发展,并由此带动了我国核科学技术基础研究和应用技术的发展。本文在简要回顾回旋加速器前30年发展历程的基础上,重点阐述后30年围绕紧凑型回旋加速器的科技创新和应用,主要包括100 MeV强流质子回旋加速器、医用小型回旋加速器、质子治疗超导回旋加速器及高功率等时性圆型加速器等多种先进的质子加速器研发。     

Progress on Field Mapping System for 230 MeV Superconducting Cyclotron

<正>Isochronism is a key factor to evaluate the performance of a cyclotron,which has to be calculated through field mapping.The field mapping range is from 0to 85cm in radial direction and 0to 360degree in azimuthal direction in the median plane.The maximum field is about4.0T.The required measurement precision is