粒子加速器

摘要： 樊明武,1943年生,湖北沙市人。中国工程院院士。我国著名的回旋加速器专家、磁铁理论与工程专家,国家级有突出贡献的专家。曾任中国原子能科学研究院院长、华中科技大学校长,并先后担任华中科技大学学术委员会主任、中国科协常委、湖北省科协主席、国务院学位委员会委员、中国粒子加速器学会理事长、湖北省高级专家协会会长、国际电磁场计算会议国际指导委员会委员,国际电磁场计算学会理事等职务。

摘要： 粒子加速器是用人工方法提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备。粒子加速器是核物理研究的实验基础,而核物理则是核计划开展的科学理论基础。因此,粒子加速器建设对苏联核计划具有重要意义。1932—1957年,苏联在粒子加速器建设领域开展了大量工作。在镭研究所、列宁格勒技术物理研究所、2号实验室、水利工程实验室、物理研究所、电物理实验室等机构的领导下,建设工作大致经历了开端、恢复、强化、"超越"四个阶段。苏联建造了若干粒子加速器,构建了核物理研究的实验基础,促进了核物理研究的发展,保障了核计划的顺利开展,研制并改进了核武器、热核武器,从而增强了苏联的国防实力。

摘要： 基于泰勒展开的方法实现局部控制网的拟合,使用卡方检验判断局部控制网中是否存在形变点。若存在形变点,则在选权迭代的过程中找到局部控制网中所有的形变点,并将卡方检验通过作为迭代终止条件。对哈尔滨工业大学空间地面模拟装置2号终端控制网的两期观测成果进行了分析,实验表明,将卡方检验和选权迭代法加入控制网拟合之后,可以很好地探测出局部控制网中的形变点。在找出所有形变点之后,可以求得更为准确的局部控制网拟合参数。

摘要： 粒子加速器中真空元件的阻抗是引起束流不稳定的重要原因。基于储存环的新一代同步辐射光源的设计发射度更小,相应地要求更小的真空盒孔径,进而带来阻抗的显著增加,这就要求在设计阶段对真空元件的阻抗进行准确的评估和优化。阻抗测量是验证阻抗模型准确性的重要手段,而同轴线法是常用的实验室测量方法。对小孔径真空元件同轴线法纵向阻抗测量进行了研究,针对窄带阻抗元件,使用pillbox腔开展了相关的阻抗测量,研究了不同的内导体尺寸对于测量结果的影响,同时基于尾场模拟、散射参数模拟以及本征模模拟对测量结果进行了验证,模拟和测量结果符合很好,并证明原有的内导体导致谐振峰频移的理论分析应用于小孔径元件时存在偏差。此外针对非窄带阻抗元件,对条带冲击磁铁结构进行了同轴线法阻抗测量,研究了内导体对结果的影响,验证了同轴线法测量的有效性。

摘要： 综述了单细胞单粒子微束的发展及其在放射生物学方面的应用现状。通过准直或聚焦方式,可以将加速器粒子束流在空气中的束斑限定到微米或亚微米大小,而聚焦微束因其更高的空间分辨率和更快的电磁扫描照射速度成为发展主流;借助于先进的荧光显微镜及微速成像技术,当前的粒子微束能够对活细胞辐射诱导DNA损伤的早期响应进行在线可视化观测。微束对单个细胞或亚细胞结构进行精准定量和定位照射的特点,使其成为低剂量效应、辐射诱导旁效应以及亚细胞结构辐射敏感性研究的重要实验工具,正逐步将其应用从细胞培养模型拓展到更为复杂的组织或体内模型,用于研究受照生物样品辐射响应的空间和时间演化规律。

摘要： 我国的粒子加速器近20年来发展迅速,在加速器不同的类型、规模和应用方向上全面向世界先进水平靠近。本文以几个主要加速器研究或应用方向如先进光源、强流质子-重离子加速器、粒子对撞机、民生应用型加速器为主线,介绍其中几台典型装置的建设和发展,以及它们在国际上的地位和在相应学科研究中所发挥的作用。同时,也介绍我国在加速器物理和技术方面的快速进步,这些进步不仅对已经建造和正在建造的大型加速器装置是个极为重要的支持,也是加速器学科的自身发展,并为未来更先进的加速器装置的发展提供了可能性。本文对我国未来若干年的加速器事业发展作了展望,期望我国的加速器在10年后将全面处于国际先进水平,同时也对我国在激光等离子体尾场加速领域近些年来的飞速发展作一个简单评述。

摘要： 粒子加速器(以下简称加速器)是一种利用一定形态的电磁场将带电粒子束的速度加速到接近光速的装置。20世纪30年代初,随着核物理研究的发展,加速器应运而生,早期主要作为核物理和粒子物理研究的专用型实验装置。在第二次世界大战之后,伴随着雷达技术的发展,微波技术取得了长足进步,驻波和行波直线加速器也有了新突破。随着交变梯度聚焦的强聚焦原理的提出,粒子加速器从20世纪60年代开始进入了快速发展阶段,以加速器作为依托的一批大科学装置在国际上先后建设成功,形成了多学科交叉研究平台,开拓了一系列前沿研究领域。

摘要： (1)专辑主编唐传祥,清华大学工程物理系教授,现任中国核学会常务理事、粒子加速器分会副理事长、辐射物理分会副理事长,教育部高等学校核工程与核技术专业教学指导委员会副主任,国际未来加速器委员会(ICFA)的先进新型加速器组(ANA)主席;20062012年曾任清华大学工程物理系主任。主要从事粒子加速器物理及应用等方面的研究及教学。曾获国家科学技术进步.等奖、国家科学技术进步(创新团队)奖、国家自然科学二等奖、中国专利金奖等。曾六次获得清华大学“良师益友”并入选“良师益友名人堂”,获得“国家杰出青年基金”、“北京市优秀教师”、“北京市教育创新标兵”、教育部“新世纪人才”等。

摘要： 磁场测量技术是粒子加速器的核心技术之一,准确可靠的磁场测量数据可为磁铁准直安装、调试运行提供重要依据,确保束流品质。多极磁铁磁场谐波品质是影响束流输运的关键技术指标。针对传统绕制线圈几何尺寸及定位精度不高、测量重复性和稳定性难以控制等问题,该文提出一种基于印制电路板(PCB)技术制作一致性较高的谐波线圈方案,分别从谐波线圈测磁理论、PCB设计、机械结构设计等角度开展设计优化与系统实现,并搭建多极磁铁谐波磁场测量系统,进行绕制线圈与PCB线圈的实验测量比对。结果表明:与绕制谐波线圈相比,基于PCB方案的谐波线圈可实现更高的反抵率以及更为稳定、精确的磁场测量结果,验证了PCB谐波线圈在多极磁铁谐波磁场测量中的显著优势,可为国内PCB谐波线圈发展与工程应用提供参考。

摘要： 利用粒子加速器产生的电子束实现电流量子化是电学计量领域新兴方向,要求电子束稳定度高和精确可调以满足不同计量范围的要求。电子枪产生的电子束品质决定了电流量子化系统的性能。为保障电子束的精准传输和准确调节,对束流的横向发射度,即直流束流的层流性提出了严格的要求。因此,从电子束的引出和传输两个过程对电子束层流性进行了优化。主要包括基于束流动力学分析优化设计电子枪电磁结构,以及设计螺线管线圈抑制电子束传输过程中的横向发射度增长。针对线圈边缘磁场问题,比较分析了屏蔽壳和反抵线圈两种补偿方案,并通过仿真验证了其效果。该研究将为基于加速器技术的电流量子化的工程实现提供方案,并促进该技术的发展。

摘要： 自国家标准《粒子加速器辐射防护规定》GB 5172，1985年5月1日发布，1986年1月1日实施以来已经二十多年了，在这期间我国加速器事业得到了迅速发展，加速器的数量和类型不断增加，其应用领域不断扩大，为我国工业、农业、医疗卫生、食品、科学技术的发展做出了显著的贡献，同时这也就对加速器的辐射防护工作提出了更高的要求。随着加速器事业和辐射防护学科发展，标准GB 5172中部分规定已不能满足现有粒子加速器辐射防护和安全的要求，在此背景下，为能更好保证粒子加速器辐射防护设计、安全运行，保护环境，保护工作人员和公众的健康与安全，本文对目前国内使用最多的加速粒子的能量低于100MeV的粒子加速器设施的防护设施设计原则和运行中辐射安全进行了初步的研究。

摘要： 随着加速器事业和辐射防护学科发展,标准《粒子加速器辐射防护规定》中部分规定已不能满足现有粒子加速器辐射防护和安全的要求,环境保护部下达对该标准进行修订。本文对标准进行修订部分涉及人员剂量限制、辐射监测系统和辐射安全管理等几方面内容进行讨论,确保粒子加速器安全运行,保护环境,保护工作人员和公众的健康与安全。

摘要： 大型粒子加速器储存环控制网为光束线控制网的引出基准,光束线控制网需要通过转站测量的方式与储存环坐标系统一.本文基于上海光源储存环和光束线的建筑布局特点,对光束线控制网的转站测量过程进行了研究.主要内容包括:提出一种基于基准点坐标值偏差的控制网精度评价方法,该方法可以直观地判断光束线控制网偏差的方向和大小;模拟储存环与光束线的空间布局,研究公共点不确定度对控制网精度的影响,并通过拟合再修正的方法,得到测量误差较大的站位.通过对测量站位的修正,可以有效减小控制网的坐标偏差;将基准点坐标偏差的方法应用于上海光源某光束线的控制网转站测量过程,转站测量引入的控制网偏差表现为基准点的坐标值偏差.

摘要： 射频超导谐振腔在粒子加速器应用领域上具有很多的优势.高性能射频超导铌腔的制造技术已经逐渐发展成熟,一系列采用超导方案的大型加速器正在建设.和10年前相比,中国的RRR铌材和超导腔制造技术和能力取得了长足的进步.

摘要： 随着我同经济社会的迅速发展和科教兴同战略的实施,建设了一大批高水平的大科学工程,在相应的国际高科技领域占据了一席之地.在粒子加速器方面,先后建成了北京正负电子对撞机(BEPC)及其重大改造工程(BEPCII)、合肥光源、兰州重离子加速器(HIRFL)及其冷却储存环(HIRFL-CSR)和上海光源(SSRF)等,正在建设中的有串列加速器升级工程和中国散裂中子源等.粒子加速器是诸多高技术的集成.为了实现大科学工程原创性的科学技术目标,在其建造和运行过程中,需要发展新技术并把已有技术提高到新水平,从而促进相关领域的科学技术进步和国民经济发展.本文简要叙述我国的大型加速器工程及其在国民经济中的应用,着重讨论在这些装置的技术研发和工程建设推动我同粒子加速器技术的发展、带动相关工业部门的提升、促进区域经济的发展和开拓加速器产品同际市场等方面的情况,并探讨在大科学工程建设过程中科研院所与工业部门合作实施加速器技术产业化、以企业为主体进行技术创新的模式.

摘要： 束流变压器(BCT)是最常用的的束流测量设备之一,对连续束团进行测量时发现BCT的输出有基线漂移现象,造成测量误差增大.BCT的低频截止效应是引起基线漂移的原因,本文使用高通滤波器的数学模型对基线漂移进行定型半定量分析;并且用基线操控和一次谐波算法进行基线修复,使测量误差由大于12％降到6％.

摘要： 束流变压器(BCT)是最常用的的束流测量设备之一,对连续束团进行测量时发现BCT的输出有基线漂移现象,造成测量误差增大.BCT的低频截止效应是引起基线漂移的原因,本文使用高通滤波器的数学模型对基线漂移进行定型半定量分析;并且用基线操控和一次谐波算法进行基线修复,使测量误差由大于12％降到6％.

摘要： 束流变压器(BCT)是最常用的的束流测量设备之一,对连续束团进行测量时发现BCT的输出有基线漂移现象,造成测量误差增大.BCT的低频截止效应是引起基线漂移的原因,本文使用高通滤波器的数学模型对基线漂移进行定型半定量分析;并且用基线操控和一次谐波算法进行基线修复,使测量误差由大于12％降到6％.

摘要： 束流变压器(BCT)是最常用的的束流测量设备之一,对连续束团进行测量时发现BCT的输出有基线漂移现象,造成测量误差增大.BCT的低频截止效应是引起基线漂移的原因,本文使用高通滤波器的数学模型对基线漂移进行定型半定量分析;并且用基线操控和一次谐波算法进行基线修复,使测量误差由大于12％降到6％.

摘要： 加速器驱动的次临界系统(ADS)的质子直线加速器的注入器Ⅰ实验装置采用轮辐式(SPOKE)超导腔作为加速腔.超导腔水平测试恒温器的作用是为超导腔的水平测试工作提供必要和稳定的低温环境,恒温器的静态热负荷是评价恒温器设计好坏的一个很重要的指标.本文通过理论计算和有限元分析相结合的方法对SPOKE超导腔恒温器进行了热分析,并且针对超导腔的主吊架进行了温度场模拟和热应力模拟,为恒温器的机械设计给出具有指导意义的结果.

摘要： 在主磁场中通过施加高频而增加轨道半径并使带电粒子射线加速的圆形加速器中，通过向带电粒子射线施加与使用于加速的高频不同的高频而射出带电粒子射线。由此，在通过在主磁场中施加高频而增加轨道半径并使带电粒子线加速的圆形加速器中能够高精度地控制带电粒子线从圆形加速器中的射出。

摘要： 在主磁场中通过施加高频而增加轨道半径并使带电粒子射线加速的圆形加速器中，通过向带电粒子射线施加与使用于加速的高频不同的高频而射出带电粒子射线。由此，在通过在主磁场中施加高频而增加轨道半径并使带电粒子线加速的圆形加速器中能够高精度地控制带电粒子线从圆形加速器中的射出。

摘要： 本实用新型涉及一种带电粒子回旋加速器的腔体锻炼加速装置、带电粒子回旋加速器，腔体锻炼加速装置包括对高频发射机功率重分配的装置及对高频腔缓冲冷却的装置，本实用新型具有在发生多电子倍增效应时以被动式缓冲冷却的方式提高高频腔冷却回路的循环温度，进而提高高频腔的出气速度的效果。在一具体示例中，所述功率重分配装置包括环形器与假负载器，用于提供非连接到高频腔的功率传递路径;在更具体示例中，缓冲冷却装置包括内循环冷却回路、外循环冷却回路及换热器，假负载器设置在外循环冷却回路往换热器的冷却路径中。

摘要： 本发明涉及一种用于HF粒子加速器的加速器路段和粒子加速方法。在第一空腔谐振器的入口处设置了电极，其连接在直流电压源上并且基于其产生了势阱，所述势阱引起对离开离子源到第一空腔谐振器的粒子进行加速。由于离子源和加速器路段、即特别是加速器路段的空腔谐振器具有共同的电势、特别是地电势，从而实现了静电学的势阱没有为粒子的总能量做贡献、借助在HF谐振器中的电压感应来产生总的加速效果以及直流电压源不由射束电所加载，由此所述直流电源既不必精确地调节也不必高效。

摘要： 本发明涉及具有机电马达的粒子加速器以及操作和制造该粒子加速器的方法。具体而言，一种粒子加速器(102)，包括配置成在加速腔(206)内沿着期望的路径引导带电粒子的电场系统(106)和磁场系统(108)。粒子加速器还包括位于加速腔内的机械装置(280、282)。机械装置配置成被选择性地移动至加速腔内的不同位置。粒子加速器还包括机电(EM)马达(290、292)，该机电马达(290、292)具有连接构件(456)和可操作地联接至该连接构件的压电元件(512)。连接构件可操作地附接至机械装置。当压电元件被激活时，EM马达驱动连接构件，从而移动机械装置。

摘要： 一种粒子加速器(100)，包括电源装置(110)、多个固态切换驱动段(120)、多个磁芯段(130)及开关控制模块(140)。驱动段(120)连接到电源装置(110)上，用来从其接收电力，并且每个驱动段包括固态开关，该固态开关在接通和切断方面是电子可控制的，用来在驱动段的输出处选择性地提供驱动脉冲。磁芯段(130)沿中心束轴线对称地布置，并且段的每个磁芯通过电气绕组耦接到相应驱动段(120)上，该电气绕组连接到驱动段的输出上。开关控制模块(140)连接到驱动段(120)上，用来提供控制固态开关的接通和断开的控制信号，以选择性地驱动磁芯，以感应电场，该电场用来沿束轴线加速带电粒子束。

摘要： 提供一种能够在短周期内评价带电粒子的取出效率的粒子加速器的诊断技术。粒子加速器的诊断装置(10)具备：第1接收部(11)，从检测由于圆形加速器(20)内的带电粒子的移动而产生的第1电流值的第1检测器(28)，接收作为与该第1电流值对应的信号而输出的第1检测信号(S1)；第2接收部(12)，从检测由于从圆形加速器(20)取出到射束输送系统(30)的带电粒子的移动而产生的第2电流值的第2检测器(55)，接收作为与该第2电流值对应的信号而输出的第2检测信号(S2)；以及计算部(40)，基于第1检测信号(S1)和第2检测信号(S2)，计算带电粒子的取出效率(Q)。

摘要： 一种用于带电粒子加速器的带电粒子处理装置及具有其的带电粒子加速器，所述带电粒子加速器限定有对带电粒子加速的加速腔，所述带电粒子处理装置包括：本体，其内限定有用于接收来自所述加速腔的带电粒子的本体腔；电磁铁，配置成通电时在所述本体腔内产生磁场，以使所述本体腔内的带电粒子在所述磁场的作用下进入所述加速腔；且所述本体腔还包括第一出口，所述第一出口用于在所述电磁铁断电时将所述本体腔内的带电粒子引出至所述带电粒子加速器外。本发明通过对电磁铁的通断电实现带电粒子的分流，将偏转和束流引出装置集成化，使得对引出的带电粒子能量选择更加灵活。

摘要： 一种粒子加速器(100)，包括电源装置(110)、多个固态切换驱动段(120)、多个磁芯段(130)及开关控制模块(140)。驱动段(120)连接到电源装置(110)上，用来从其接收电力，并且每个驱动段包括固态开关，该固态开关在接通和切断方面是电子可控制的，用来在驱动段的输出处选择性地提供驱动脉冲。磁芯段(130)沿中心束轴线对称地布置，并且段的每个磁芯通过电气绕组耦接到相应驱动段(120)上，该电气绕组连接到驱动段的输出上。开关控制模块(140)连接到驱动段(120)上，用来提供控制固态开关的接通和断开的控制信号，以选择性地驱动磁芯，以感应电场，该电场用来沿束轴线加速带电粒子束。

摘要： 本发明涉及具有机电马达的粒子加速器以及操作和制造该粒子加速器的方法。具体而言，一种粒子加速器(102)，包括配置成在加速腔(206)内沿着期望的路径引导带电粒子的电场系统(106)和磁场系统(108)。粒子加速器还包括位于加速腔内的机械装置(280、282)。机械装置配置成被选择性地移动至加速腔内的不同位置。粒子加速器还包括机电(EM)马达(290、292)，该机电马达(290、292)具有连接构件(456)和可操作地联接至该连接构件的压电元件(512)。连接构件可操作地附接至机械装置。当压电元件被激活时，EM马达驱动连接构件，从而移动机械装置。