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IH型漂移管直线加速器的束流动力学研究

乔舰 , 殷学军 , 原有进 , 杨建成 , 冒立军 , 殷达钰 , 张小虎 , 杜衡 , 李小妮 , 李钟汕 , 吴波 , 赵贺 , 汤梅堂 , 秦元帅 , 石健 , 盛丽娜 , 柴伟平 , 申国栋 , 阮爽 , 王耿 , 刘杰 , 秦志明 , 王科栋 , 董自强 , 蔡付成 , 陈孝强 , 孔启宇

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.34.02.170

为了提高兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的运行效率、改善加速器输出束流品质,并实现几个加速装置分时供束,提高整个重离子加速装置的利用率,特为(HIRFL-CSR)增建一台新的注入器——CSR-LINAC.在108.48 MHz的RFQ之后的CSR-LINAC主加速段,主要由一台108.48 MHz和两台216.96 MHz的IH型漂移管直线加速器组成,用于加速荷质比为1/8.5～1/3之间的重离子,其最大的束流流强为3 mA,并将粒子从0.3 MeV/u加速到3.71 MeV/u.运用KONUS动力学原理,在满足设计指标的情况下,首先利用TraceWin程序进行中能束线MEBT设计,后针对高频腔体设计和束流匹配的基本参数的系列讨论,特别是对CSR-LINAC的中能束流匹配线、参数选择和IH型KONUS结构的漂移管直线加速器进行设计模拟优化.最终得出,在保证腔体设计指标和95.3%的传输效率的情况下,该紧凑型直线加速结构经过三个腔体的加速后,束流的纵向归一化均方根发射度增长仅有25%;同时发现,当流强达到3 mA时,存在空间电荷效应,导致其纵向相宽增长约25%,最大横向包络也存在16.5%的涨落.

关键词: 直线注入器 , 动力学设计 , IH型DTL , KONUS , 中能束线

核素等时性质量测量实验中一种基于离子速度纯化次级束的方法

刘大委 , 王猛 , 徐星 , 颜鑫亮 , 帅鹏 , 涂小林 , 张玉虎 , 陈瑞九 , 邢元明 , 原有进 , 杨建成 , 徐瑚珊 , 夏佳文

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.33.03.302

等时性质量谱仪(Isochronous Mass Spectrometry，IMS)是测量短寿命核素质量的有效实验装置。在IMS核素质量测量实验过程中，目标核素通过弹核碎裂反应产生，并被次级束流线分离、传输后注入到储存环内。由于远离稳定线的目标核素产额非常低，经常伴随大量杂质核素产生，这些杂质离子会加重飞行时间探测器(Time of Flight，TOF)系统的工作负担。在HIRFL-CSR利用IMS进行核素质量测量实验过程中，发展了一种进一步纯化筛选次级离子的方法，以减轻TOF系统的工作负担。基于次级离子在束流线中飞行速度的差异性，利用HIRFL-CSR踢轨磁铁(Kicker)系统，调节次级束流注入CSRe的时间，使次级离子得到进一步筛选和纯化后注入到CSRe内。在实验中，我们测试并验证了该方法的可行性，并讨论了它在纯化次级束流方面的作用。

关键词: 核素质量 , 速度 , 注入时间 , 纯化次级束

HIRFL-CSR六极磁铁数字电源研究与设计

黄玉珍 , 陈又新 , 周忠祖 , 闫怀海 , 王荣坤 , 吴凤军 , 燕宏斌 , 冯秀明 , 高大庆 , 原有进 , 夏佳文

原子核物理评论

设计了一台用于兰州重离子加速器HIRFL-CSR的六极磁铁数字电源,该电源以H桥变换器为主拓扑结构电路,采用Cyclone II FPGA作为核心硬件,以Verilog语言实现了全数字化的PI调节算法。电源输出电流达到了340 A,直流电流稳定度达到了3.14×10-5,达到了1×10-4的设计指标。

关键词: 数字化电源 , 拓扑 , 数字调节器

兰州重离子冷却储存环工程

夏佳文 , 詹文龙 , 魏宝文 , 原有进 , 宋明涛 , 张文志 , 杨晓东 , 赵红卫

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2001.01.006

兰州重离子加速器冷却储存环是兰州重离子研究装置的后续工程．它的建造目的是将重离子束的能量提高到1GeV/u附近，同时利用储存环电子冷却技术将束流品质提高一个数量级，并提供更多种类的重离子束，以开展更广范围和更高精度的物理实验．兰州重离子加速器冷却储存环是一个双储存环系统，由一个主环和一个实验环构成．对其总体布局、总体参数、主要功能进行了介绍．

关键词: 重离子加速器 , 储存环 , 电子冷却

重离子治癌装置研究

宋明涛 , 詹文龙 , 魏宝文 , 杨晓东 , 夏佳文 , 张文志 , 原有进

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2001.02.010

介绍了重离子治癌装置的最新发展状况，比较了两类典型的旋转机架的结构及光学特性, 给出了离子光学的限制条件. 设计了一台桶形机架，为兰州重离子冷却储存环应用于医学治疗进行了预研.

关键词: 重离子治癌 , 旋转机架 , 离子光学

CSR切割磁铁设计

马力祯 , 何源 , 王玥 , 袁平 , 韩少斐 , 原有进 , 夏佳文

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2002.04.007

兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)由一个主环(CSRm)和实验环(CSRe)构成. 两个储存环的束流注入与引出都需要借助于切割磁铁的导向来完成. 介绍了CSR的切割磁铁的物理设计和二维场计算.

关键词: 切割磁铁 , 切割板 , 杂散场 , 磁场分布

兰州重离子加速器冷却储存环束流累积研究

原有进 , 夏佳文 , 张文志 , 宋明涛 , 杨晓东

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2001.01.007

对兰州重离子加速器冷却储存环加速器主体的主要功能环——主环的束流累积方法和设计进行了研究．为了使主环对不同种类的重离子束流都具有较强的累积能力，在设计时考虑采用电子冷却参与下的两种束流累积方法：多次多圈注入和射频堆积．对这两种方法，电子冷却的冷却时间都是将束流累积到高流强的关键因素．

关键词: 重离子加速器 , 注入 , 累积

螺线管磁场缺陷对电子束横向温度的影响

杨晓东 , 宋明涛 , 夏佳文 , 张文志 , 原有进 , 魏宝文

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2001.02.008

分析了直螺线管磁场缺陷的来源，考虑了电子束的空间电荷作用，采用数值方法模拟计算了磁场缺陷对电子束横向温度的影响，获得了电子冷却装置中直螺线管磁场的均匀性要求. 结果表明，当相对磁场缺陷小于1×10-3时，影响可以被忽略.

关键词: 电子冷却 , 磁场误差 , 横向温度

HIRFL-CSR主环加速腔系统设计

张文志 , 张殿胜 , 宋明涛 , 杨晓东 , 夏佳文 , 原有进

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2001.03.007

正在建设中的兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的主环加速腔系统用于将累积的重离子束流进行加速. 其频率范围为0.25-1.7 MHz, 峰值电压为8.0 kV. 重点介绍了主环加速腔系统的设计及主要高频参数, 包括高频腔体的设计及低电平控制部分的设计.

关键词: 高频腔 , 同步加速 , 高频控制

CSRe电子冷却模式下核质量测量研究

周俊 , 原有进 , 杨建成 , 冒立军 , 夏佳文

原子核物理评论

研究了CSRe电子冷却模式下使用线性质量刻度时,空间电荷效应对测量精度的影响、CSRe上测量~(190)Ir质量的实验可行性以及估算了电子冷却模式下,使用非线性刻度法所能达到的测量精度.理论上的分析表明,CSRe在束流和二极铁磁场稳定的理想情况下,如果电子冷却对同种离子束的冷却效果能达到δp/p＝10~(-6)量级,采用非线性刻度的方法,能够对像~(190)Ir这样的重离子达到σ(m)/m≈10~(-8)的测量精度.

关键词: 电子冷却 , 非线性质量刻度 , Schottky频谱

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