射频四极场(RFQ)加速器的进展

射频四极场(RFQ)加速器是当今强流离子加速器研究的热点之一.近年来国际上和国内对于散裂中子源、加速器驱动能源和其他高功率离子束应用所呈现的广泛兴趣,以及由此引起的对强流、高功率加速器的迫切要求,更对用作它们前级加速结构的RFQ加速器提出了种种新的要求,特别是对它能在高的负载周期、甚至在连续波(CW)工作状态下加速高流强的离子束,及其运行的稳定性和可靠性提出了空前严格的要求,推动着RFQ加速器不断地完善和发展.文中试图对国际上应用RFQ的强流高功率加速器,以及四翼、四杆、交叉指与超导等主要类型RFQ加速器的最新进展和上述各方面问题的研究予以述评.     

用于AMS的RFQ加速器能散问题研究

将 RFQ 作为加速器质谱系统(AMS)的加速器是AMS小型化的一条可能途径,减小 RFQ 加速器的输出束流能散是实现这一途径的关键.对 RFQ 加速器成形段部分对束流输出能散影响的分析表明,在减小调制系数、极间电压、同步相位,使各参数匹配的同时,适当地增大纵向聚焦力可显著降低 RFQ 输出束流能散.利用变参量 RFQ 动力学模拟程序 RFQDYN 进行模拟优化,得到输出束流能散为0.4%的 RFQ 加速器物理设计.     

14 MeV医用电子直线加速器上270°偏转磁铁系统

２７０°偏转磁铁系统是 １４ ＭｅＶ医用电子驻波直线加速器上的关键部件。通过用 ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ—ＥＭ／ＰＣ程序和ＰＯＩＳＳＯＮ程序计算，完成了偏转磁铁样机设计方案。２７０°偏转 磁铁样机与加速管联合进行了出束试验，测试结果表明，具有 ６～１４ ＭｅＶ能量范围、不同的初 始发射度的电子束流，通过２７０°偏转磁铁系统受到消色散和聚焦作用，传输到靶点在能量１５．１ ＭｅＶ时，束流强度为３．５ｍＡ，束流斑点直径约为２ｍｍ。上述结果证明２７０°偏转磁铁系统性能完 全满足 １４ ＭｅＶ医用直线加速器放射治疗条件要求。     

2.5MeV质子静电加速器加速电子束的改制

描述了2.5MeV质子静电加速器改出电子束的一种改进方法.其聚焦系统由电子枪、浸没式短磁透镜和加速管组成;加速电子束用稳定加速器高压的装置被安装,高压稳定度为±1％;扫描窗宽度为400或600mm.电子束能量2.0—2.1MeV,电子束流强150μA.运行时间已超过3000小时.     

质疑爱因斯坦力学和传统加速器理论的三个实验

用直线加速器精出的高速电子轰击铅靶,浏量铅靶的温升.用直线加速器输出的高速电子垂直封入均匀磁场,测量电子受洛伦茨力偏转而作圆周运动的半径.实验结果不符合爱因斯坦的质速会式和动能公式,而且表明被加速的电子没有获得加速器的全部工作能量.显然,爱因斯坦力学和传统的加速器理论都是可疑的.作者还做了电子在均匀电场内加速的实验,测量了电子获得的速度,并按照爱因斯坦力学计算了电子获得的动能,这个动能竟然大于加速器的工作能量,从而再次证明爱因斯坦力学可疑.     

医用直线加速器的原理与维护

医用直线加速器是生物学上的一种用来对肿瘤进行发射治疗的粒子加速装置,带电粒子加速器是用人工的方法借助各种不同形态的电场,将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量的装置。医用直线加速器是现代医学最长用的放射治疗设备,在肿瘤放射治疗中起主导作用,已迅速普及到各大中型医院。掌握直线加速器的基本原理与维护知识对于技术人员使用和维修具有重要意义。该文主要介绍医用直线加速器的基本原理与维护。     

RFQ加速器腔体电场分布的冷模测量

根据谐振腔的微扰理论,采用小球微扰法,为射频加速器建造中的冷模测量建立了一套自动测量系统,实现了高精度、批量自动化测量的要求。并用该系统对一台设计中的射频四极场（RFQ）加速器冷模进行了测量,验证对RFQ的设计要求。     

RFQ加速器末端场及其对粒子运动的影响

用RELAX3D程序求解了RFQ加速器的末端静电场,同时编写了计算末端场对粒子运动影响的模拟程序MOTION,并计算了这种影响。     

RFQ电极参数计算和加工程序 — RFQPOLE

介绍了RFQ加速器电极参数计算程序FRQPOLE。该程序可以直接调用RFQ束流动力学计算程序PARMTEQ的输出文件,采用准正弦近似求出加速器电极极面参数随纵向位置z的关系。然后以北京大学26MHz 1MeV O⁺的微翼型RFQ电极为例进行了计算,求解出电极极面参数后给出直观的电极图形和铣刀模拟加工过程。     

北京大学超小型激光加速器系统研究进展

超强激光与等离子体相互作用可以获得高于传统加速器三个数量级以上的加速电场梯度,更加有效地加速离子,从而能够显著缩小加速器的体积和造价．鞘层加速（TNSA）和光压稳相加速（RPA）是目前研究得最多的两种主要激光加速机制．与鞘层加速相比,光压稳相加速的加速效率和离子能量更高、单能性更好．在提出光压稳相加速原理的基础上,北京大学正在建造一台基于该原理的超小型激光加速器系统．本文将介绍北京大学在激光加速研究方面的进展和激光加速器系统的研制情况,包括理论模拟、前期准备实验、自支撑纳米靶的制备以及离子输运线的初步设计．     

激光加速器装置CLAPA-II的研究进展

粒子加速器作为核物理科学中的核心仪器设备,是衡量综合国力的一项重要标志.常规粒子加速器已经有了百年的发展史,目前挑战主要集中在高流强、低发射度、更高加速梯度等方面.新加速机制的提出与研究是粒子加速器技术的新兴研究方向.由于激光与等离子体作用不存在击穿问题,产生的加速电场梯度远高于常规加速器,具有可以更加经济地实现高能粒子加速的潜力,一旦达到工程应用标准,将大幅降低加速器的建造应用门槛.但由于激光加速技术发展时间较短,在实际投入工程应用中仍面临很大挑战.为了实现激光加速技术从实验到实际应用的转化,在国家科技部和北京市的支持下,北京大学在怀柔科学城开展了激光加速器装置CLAPA-II的研发与建造.本文主要介绍了CLAPA-II装置的主要组成,以及关键核心技术相关研究进展.     

加速器及其应用进展

加速器是能将电子、质子、α粒子以及其它重离子等带电粒子加速到具有一定能量的装置.自本世纪20年代末30年代初第一台加速器问世以来,加速器技术及其应用取得了巨大的进展.高能加速器发展概况早期的加速器是顺应核物理基础理论研究的需要而研制的.为了探索原子核内部的奥秘,必须有一种能够把“核”打开的工具.利用加速器产生的“粒子炮弹”去轰击原子核,便可以闯进核的“大门”.随着对物质结构认识的深入,为了获取物质更深层次的基本粒子方面的信     

201.5 MHz氘离子RFQ加速器射频结构设计

一台201.5MHz、2MeV、50mA的氘离子射频四极场（RFQ）加速器将用于北京大学中子实验平台。该加速器用4杆型谐振结构,同时为方便水冷采用了微翼型电极。射频结构设计使用了三维电磁场模拟软件Microwave Studio^®,并力求满足降低二极场效应和射频功率损耗的要求。文章讨论了优化设计方法并给出一个设计结果。     

宇宙线起源的天文和物理交叉前沿专辑·编者按

<正>一百年前,人们为研究空气里异常放电现象的起源,在海水下和隧道里,在埃菲尔铁塔上和高山上,还在极具危险性的高空气球上开展了大量的实验,最终发现了来自地球之外的宇宙线.随后几十年中,人们从宇宙线研究中发现了众多的基本粒子,在粒子物理学的发展中发挥了重要作用.尽管目前世界上最大的LHC加速器可以把质子能量加速到7 Te V左右,但与自然的加速器相比,仍相差千万倍的量级.宇宙加速器是什么?它们是如何工作的?在如此高的能量下,物理学基本规律是否会发生变化?为回答这些科学问题,今天的科     

求解RFQ加速器末端静电场

使用RELAX3D程序第一次求解了RFQ加速器电极末端空间的电位分布形式,并探讨了运用插值法求解任意一点电位的方法。     

超强光场驱动的高性能高能粒子束的产生及其应用开拓研究

超短超强激光驱动等离子体,可获得电子能量高达1Ge V、质子能量高达60Me V的高性能粒子束,从而在高能加速器、聚变物理、短脉冲高亮度X光源产生、实现小型化自由电子激光等领域都有重大的应用价值。该研究主要研究利用超短超强激光在等离子体中形成稳定的特殊三维尾波结构,即空泡,实现单能电子加速。采用两种控制电子注入的方法,即两束激光对打和纳米细丝扰动,来提高电子加速的稳定性,并控制高能电子的数量和能量。该研究还将通过改变激光传输方向的等离子体密度,来改变空泡中纵向加速静电场的梯度,从而抵消高能电子束本身电荷分离场的梯度,以提高电子束的性能;还将研究高能电子束的细致结构,并考虑其可能的重大应用。该研究将利用靶后鞘层加速实现质子加速,并将利用多层靶来提高加速效率,利用微结构靶获得准单能质子束,同时研究获得高性能高能离子束的其他有效途径。     

用晶体取代电磁铁控制高能粒子束

在带电粒子加速器中、最昂贵和最大体积的部件是电磁铁。而电磁铁的主要作用是:(1)电磁铁迫使带电粒子在水平面内“拐弯”,沿环路运行并多次通过加速区,从而达到非常高的动能。粒子能量受加速     

跑道式电子迴旋加速平衡轨道的计算

一、引言普通电子回旋加速器(microtron)由于每回旋一次能量增益受到限止,以及电子在均匀的磁场中运动等因素,使其最高能量、束流强度受到限止。而跑道式电子回旋加速器(racetrack microtron)由于采用多腔加速结构以及非均匀的磁场等措施,使得最终加速能量、束流强度得以大大提高,并且使尺寸也大为缩小。例如加拿大西安大略大学的一台跑道     

低能电子加速器的感生放射性

运行在１０ＭｅＶ能量以上的放射治疗和工业辐照用的电子加速器，均可能产生感生放射性，其强度取决于加速电子能量，束功率和被照材料的类型。电子能量在阈能或近似于２５ＭｅＶ之间，中子基本上产生于“巨光核共振”。医用加速器的Ｘ射线靶，固定和可变准直辐照容器等也是感生放射性的主要来源。     

RFQ加速器电极参数的计算

介绍了北京大学26 MHz 1 MeV O⁺离子RFQ加速器电极参数的计算过程,该过程包括电极主要部分的参数、径向匹配段的参数和Crandall单元的参数计算3部分,并给出了计算结果。