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强流ECR离子源引出系统研究

王云 , 陈志 , 赵红卫 , 赵阳阳 , 孙良亭 , 杨尧 , 钱程 , 武启 , 马鸿义 , 张文慧 , 张子民 , 张雪珍 , 刘占稳

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.30.02.141

为了提高强流ECR离子源的引出束流品质，分别设计了1#和2#引出系统，利用束流引出模拟软件PBGUNS对1#和2#引出系统进行了质子束流引出与传输的模拟计算，结合实际测得的发射度数据分析引出系统，发现2#引出系统比1#引出系统引出束流品质高。对ECR离子源引出系统的电势等位线分布等参数引起的球差进行了简单数学推导及MATLAB绘图，并结合1#和2#引出系统束流相图模拟结果证明了球差会使引出束流品质有效发射度增长，通过适当加大电极孔径可改善束流聚焦情况，得到了束流光学聚焦较好的束流引出系统设计。

关键词: ECR , 束流引出系统 , 电势等位线分布 , 球差

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置调试

卢旺 , 杨晓东 , 李杰 , 冒立军 , 王志学 , 赵红卫 , 燕宏斌 , 张玮 , 张军辉 , V.V.Parkhomchuk , BINP Electron Cooler Group

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2005.02.005

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置采用了能够产生空心电子束的电子枪, 弯曲螺线管内采用了静电偏转电极, 冷却段采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计. 测量了沿离子束运动方向冷却段磁场分布及磁场平行度、电子枪和收集器性能、 300 kV高压电源相关参数. 结果表明, 此装置达到了预期的设计目标.

关键词: 空心电子束 , 磁场平行度 , 高压发生器

SFC的改进

王义芳 , 吴德忠 , 张小奇 , 马力帧 , 何源 , 王兵 , 赵建民 , 吴翼健 , 王志学 , 唐靖宇 , 赵红卫

原子核物理评论 doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2005.02.006

根据兰州重离子加速器的注入器SFC运行20年来所发现的问题, 近几年进行了一次大的改造, 使其真空度、磁场分布以及高频系统的状态都得到了明显的改善. 半年多的调束和运行实践表明这次改造是十分成功的.

关键词: 兰州重离子加速器 , 真空度 , 杂散磁场 , 高频腔

ADS强流质子加速器低能传输段发射度匹配研究

武启 , 贾欢 , 马鸿义 , 张文慧 , 方兴 , 杨尧 , 马保华 , 王辉 , 孙良亭 , 何源 , 赵红卫

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.32.S1.5

研制了一套强流质子源及低能传输线(LEBT)注入器用于ADS质子直线加速器。质子源产生35 keV强流束经过低能传输段聚焦进入射频四极(RFQ)入口。低能传输段不匹配是强流RFQ中引起束流丢失的主要原因。不同加速段的束流匹配是减少束流损失与抑制发射度增长的重要手段。束流损失导致RFQ电极表面受热变形进而引起高频打火，降低RFQ长期运行的稳定性。针对以上问题，研究LEBT发射度在不同的实验条件下如何实现加速器更好的匹配。研究结果表明，LEBT出口束流在35 keV，10 mA下，束流发射度小于0.2πmm·mrad，当LEBT螺线管电流为210和270 A时，束流在RFQ入口满足匹配条件。

关键词: ADS加速器 , ECR质子源 , LEBT , 发射度

直接等离子体注入模式下激光离子源与RFQ匹配的模拟研究

金钱玉 , 赵环昱 , 张俊杰 , 沙杉 , 张周礼 , 李章民 , 刘伟 , 张雪珍 , 孙良亭 , 赵红卫

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.32.S1.10

基于直接等离子体注入(Direct Plasma Injection Scheme，DPIS)的方法，设计并建造了一台低能段离子加速装置；目前实验上利用该方法成功地加速了峰值流强为11.28 mA，能量为593 keV/u的C6+脉冲束流。考虑到激光离子源产生的束流为脉冲束，且具有能散大，强度高等特点，给低能传输线(LEBT)的设计带来很大的困难，而DPIS方法则简单易行，可有效地提高注入效率；因此该装置将激光离子源与RFQ直接连接在一起，将离子源产生的等离子体直接注入到RFQ，并没有采用传统的LEBT。并采用IGUN程序对该注入方法进行了模拟，计算确定了离子源引出的强流脉冲束的参数以及注入效率，模拟的结果与实验的测量值一致。

关键词: 激光离子源 , RFQ , 直接等离子体注入 , 引出模拟

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

高电压锯齿波聚束器的设计研制

孙列鹏 , 许哲 , 石爱民 , 冯勇 , 金鹏 , 兰涛 , 高宜海 , 赵红卫

原子核物理评论

近些年来,使用锯齿波直接形成的方法建造非谐振型聚束器在国内及国际均得到了广泛的应用.由于电子技术及机械加工工艺的飞速发展和更高功率电子管的出现,可以设计出更高指标的聚束器,进而可以有效提高束线的匹配效率及运行稳定度.对兰州重离子加速器源束线新的高电压锯齿波聚束器的研制进行了详细阐述,由于该聚束器具有目前国际同类型设备中最高的电压、频率以及相对苛刻的现场条件限制,故还对设计中所涉及的工程实施方案进行了有效补充和完善.

关键词: 锯齿波 , 非谐振腔 , 聚束器

一米长四翼型RFQ调谐研究

潘刚 , 何源 , 赵红卫 , 石爱民 , 杜小楠 , 张周礼 , 孙列鹏 , 张聪 , 施龙波

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.31.02.161

为获取ADS工程中四翼型RFQ加速器在设计、调谐和运行等方面的经验，设计和建造了一台一米长四翼型RFQ加速器。该RFQ的设计频率为162.5 MHz，但是测量结果显示即使没有调谐器时，腔体的频率也为163.7 MHz。为降低腔体频率，使用四线模型理论进行了分析并重新设计了腔体的端板。使用了二极模稳定杆来加大四极频率与相邻二极频率的间隔。最终测量结果显示，在腔体电压分布没有大的波动的情况下腔体频率达到了设计频率。同时，腔体Q值降低了1%，这就要求需要更多的功率注入腔体。使用水对二极模稳定杆进行了冷却，以便腔体能够稳定工作。

关键词: 四极频率 , 二极频率 , 二极模稳定杆 , 端板

ECR离子源外电子注入技术研究

唐城 , 钱程 , 孙良亭 , 张雪珍 , 张子民 , 李中平 , 赵环昱 , 卢旺 , 赵红卫

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.34.02.164

使用电子枪对ECR(Electron Cyclotron Resonance)等离子体注入外电子束是继铝衬弧腔、偏压盘之后,对等离子体电子的额外补充的又一种手段,通过向弧腔中注入一定能量与流强的电子束,以期提高引出束流的流强与电荷态.但由于该方法可控参数繁多,经验积累与报道资料都很少,且设计与操作远不如偏压盘等手段简便,故一直未能得到深入研究.通过以三维仿真软件CST粒子工作室对注入到弧腔电子束的运动轨迹的模拟结果为依据、以18 GHz ECR蒸发冷却源为平台,进行了ECR等离子体注入电子束的实验,结果表明:在一定实验条件下,当注入电子束能量超过1800 eV时,会产生一种引出的离子束流的激增现象.在这个现象中,脉冲与直流的流强均比未注入电子时要高,束流电荷态向高价方向移动,且可通过控制实验条件来控制这种现象.最后对于这种电子并未通过共振面,却能起到提高电荷态与流强的作用进行了分析与讨论,并认为该现象在改善直流束与脉冲束性能的方面都有着积极的意义.

关键词: ECR等离子体 , 电子枪 , 注入组件 , 磁约束 , 共振面

陶瓷微孔膜管制造微气泡的研究

吴胜军 , 方为茂 , 赵红卫 , 昌宇奇 , 冯波 , 熊莹 , 林学理

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2009.06.014

气浮工艺中气泡的大小是衡量气泡制造技术的关键.研究了陶瓷微孔膜管产生微气泡的条件,并对两种不同材质的微孔膜管产生微气泡的结果进行了比较,从气泡形成机理上分析了影响气泡粒径分布的因素.实验采用静态显微摄像技术和图像分析系统时气泡粒径分布进行了表征.实验结果表明,利用陶瓷微孔膜管产生的气泡粒径主要集中在15～50 μm之间,平均粒径在25.7～44.2 μm之间.微孔膜管的孔径大小、表面性能,气体流量,剪切流流速,液体表面张力,黏度是影响气泡粒径分布的主要因素.

关键词: 气浮 , 陶瓷微孔膜管 , 微气泡 , 气泡粒径分布

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