硼中子俘获治疗加速器ECR质子源电磁场仿真设计

电子回旋共振(ECR)质子源具有可给流强高、亮度高、可靠性高、使用频率高、易维护、小型化等优点,因而被硼中子俘获治疗(BNCT)装置的直线加速器所采用。本文利用CST软件对2.45 GHz ECR质子源进行优化设计。优化后ECR质子源的等离子体发生器腔体的尺寸为101.12 mm×45.00 mm,给出了脊波导耦合器的最优尺寸参数,使等离子体发生器腔体内电场强度提高为普通波导的4.5倍。通过Opera-3D对ECR质子源的引出电极结构进行了仿真计算,并给出了优化参数。另外,初步设计了质子源的线圈磁铁系统,优化了磁场分布。本文结果为质子源的研制提供了数据。     

宽气压范围内裂缝天线等离子体特性研究

给出了气压为10～28000Pa时,环形倾斜裂缝天线等离子体源的放电特性.实验表明,该源在气压为10～2600Pa范围内是大体积表面波放电,并且在气压为10和230Pa时清楚地观察到裂缝天线附近石英管内的等离子体有较明显的8个瓣和12个瓣(表面波模式可确定为m=4和m=6);当气压升高到4000～6000Pa时,在石英管的底端和不锈钢真空室交界处激励起直径约为12cm的高密度等离子体椭球(1011cm-3量级);在气压为11000～14000Pa时,发现等离子体有明显的涡动现象;而当气压上升到20000Pa以上,等离子体有丝状结构出现.     

Waveguide-surfatron型表面波等离子体源的特性研究

报道了所研制的Waveguide-surfatron型表面波等离子体源的特性,理论计算表明,激发表面波模式为m≥l模,在放电室中电磁场均匀性与等离子体的密度有关。实验结果指出,采用Ar气放电,在气压为10～1000Pa,微波功率800～1000W的范围内可形成大面(体)积(直径为160mm)等离子体,其电子温度为1～4eV,等离子体密度为10     

宽气压范围内裂缝天线等离子体特性研究

给出了气为10－28000Pa,环形倾斜裂缝天线等离子体源的放电特性,实验表明,该源在气压为10－2600Pa范围内是大体积表面波放电,并且在气压为10和230Pa时清楚地观察到裂缝天线附近石英管内的等离子体有较明显的8个瓣和12个瓣（表面波模式可确定为m=4,和m=6）,当气压升高到4000－6000Pa时,在石英管的底端和不锈钢真空室交界处激励起直径约为12cm的高密度等离子体椭球（10^11cm^-3量级）,在气压为11000－14000Pa时,发现等离子体有明显的涡动现象,而当气压上升到20000Pa以上,等离子体有丝状结构出现。     

减小直线加速器耦合腔中不对称性的方法

随着高能物理的发展,特别是大型对撞机、FEL和高亮度同步辐射光源,均对直线加速器的性能提出了更高的要求。单边耦合器结构的不对称性破坏了耦合腔中场的对称性分布,降低了束流的品质。为了改善不对称性,利用CST微波工作室模拟设计了X波段偏心耦合器、双对称耦合器以及介质棒加载耦合器,并对腔中场分布的均匀性进行了分析,而且进行了粒子跟踪。计算结果表明采用新方法设计的加载介质棒耦合器耦合腔中场分布的对称性较好。粒子束团通过该种耦合器和一段加速结构后,束团的分布几乎完全处在束流孔中心,而且束流能散有明显改善。     

同步辐射装置主信号源的扩展方法研究

主信号源是同步辐射装置的关键组成部分之一,它不仅用于产生同步辐射光源各子系统所需的稳定度极高的参考信号,还用于生成整个装置的控制系统所需的高精度工作时钟。一般使用射频信号源作为主信号源,而商业射频信号源一般只配备单输出通道,远远不能满足同步辐射装置的需要,使用传统功分器对主信号通道进行扩展又存在幅度衰减、精度下降且相位不一致的问题。为解决上述问题,利用射频芯片AD9361,研究了对主信号源的单路输出进行扩展的方法。该方法可根据用户需求完成相应数量的信号通道扩展,设计了AD9361芯片和FPGA主控模块相结合的硬件架构。搭建实验平台,开展了射频信号源在C波段扩展的实验研究,对所提出的扩展方法进行实验验证。实验结果表明,该方法能保证扩展信号的幅度、频率与相位与主信号保持高度一致。     

改善光源性能的直线加速器耦合结构的电磁和热分析

高亮度同步辐射光源和自由电子激光对直线加速器耦合结构的性能提出了更高的要求.通常的单边耦合器由于耦合腔结构的不对称导致腔内电磁场的不对称,较大地影响了束流的品质.提出了一种新的加载圆柱介质棒的单边耦合器,结构简单、易于加工.模拟结果表明:新型耦合器中电场的二极、四极分量的场振幅梯度分别为-0.0794％、-0.0666％,而传统单边耦合器二极、四极场振幅梯度分别为5.02％、2.99％,有效地减弱了场振幅的不对称性.对耦合器温度场分布、热变形、热应力进行了分析计算,结果表明新型耦合器与通常的单边耦合器热性能差别不大,有望用于提高光源性能.     

PASER 在混合气体激活介质中的理论计算

在受激辐射粒子加速中（PASER）, 受激介质中处于激发态的电子跃迁到基态时辐射的光子能量直接以量子形式转移给从它旁边经过的电子。本文首先对单个电子束团穿过受激介质时产生的电场进行了理论推导，并分别对受激的二氧化碳混合气体和受激氟化氩混合气体进行了计算。计算结果表明加速梯度可以达到1GV/m，比现有的普通的加速器加速梯度20~30MV/m高两个数量级。此外，通过二维模型进一步分析了电子微束团串穿过受激的混合气体介质获得的能量增益。结果表明电子束团串可以显著地吸收受激介质中的量子态能量，且吸收的能量与相互作用长度成正比。在相互作用长度等于0.5m时对束团参数和其它的量对能量交换的影响进行了分析。通过理论计算给出了电子获得最大能量增益时的优化参数。     

PBG加速结构的击穿特性的分析与计算

磁场对用在高频、高功率下的PBG(Photonic Band-Gap)加速结构的击穿性能有很大影响。用微波工作室对金属加载的PBG加速结构进行模拟计算并深入分析了k(棒的半径与棒间距的比值)在0.16–0.25范围内加速结构的电磁特性,电场与磁场的比值E/H、磁场的热效应等。结果表明,当k 0.19时,圆形金属棒加载的光子晶体加速结构的E/H值为240,磁场的热效应导致的温升T值高达300 K;而用椭圆金属棒代替内圈圆形的金属棒,加速结构的E/H值提高了140,温升T的值下降了150 K。另外,进一步讨论了一种新型的高Q值(10000以上)的准光子晶体加速结构的电磁场,其E/H峰值可达570,而且其内圈使用的是Al2O3陶瓷棒,由于介电物质的击穿强度比金属的高,因而可以预计该种新型准光子晶体加速结构有望实现更高梯度加速。     

Synthesis of Diamond-Like Carbon Films Using Hot Filament-Aided Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition

1. IntroductionDiamond-like carbon (DLC) films have receivedconsiderable attention recently because their inher-ent properties such aJs hardness, thermal conductiv-ity and electrical resistance are excellent and closeto those of a diamond. The DLC films have beenprepared by a variety of methods, for instance, radiofrequency (RF) plasma deposition [l], ion beam de-position [2] and electron cyclotron resonance (ECR)chemical vapor deposition [3]. As sllrface wave dis-charges [4] have advanta…