分立元件的RF宽带放大电路研制

介绍一种由新研制的由分立元件组成的快放大器。该电路是一个交流耦合放大器,具有较高的电源增益(Av≥500),快的上升延(tr≤1.7ns),低噪声(等效到输入端噪声vn≤3μs),该放大器主要用于我所束流诊断系统中放大来自相位探针的微弱信号。

SSC高频腔数值模拟及分析

SSC加速电压的提高对于HIRFL整体运行水平的提高具有重要的意义 .利用三维电磁场计算程序MAFIA对SSC高频腔体作了更为细致的分析 ,重新计算了腔体的主要参数 ,结合运行中的实际结果 ,对电压提高的可行性进行了初步分析 ;由于在大功率运行状态下 ,少量的功率损失都可能影响腔 -机系统的稳定性 ,所以同时利用MAFIA计算得到的结果 ,对功率耦合系统重新做了分析 ,得到了功率反射的理论极值及改进方案 .

轫致辐射能谱测定SSC高频腔体电压

介绍了利用轫致辐射能谱测定回旋加速器高频腔体电压的原理、方法及测量结果。该测量方法的优点在于采用非接触方式测量高频腔体电压 ,因而不改变高频腔体的谐振特性 ,并且不受高频频率的影响 ,测量的高频腔体电压准确可靠。

HIRFL-SSC注入引出位置调整控制系统的研制

介绍了兰州重离子加速器控制系统中分离扇回旋加速器 (SSC)注入引出静电偏转板控制系统的硬件结构和软件设计。该控制系统实现了对位置调整电机的计算机控制和 Windows界面操作 ,使SSC注入引出位置调整更加方便和准确。

SSC注入系统能量接收范围的研究

分析了影响 SSC注入能量的因素和 SSC注入系统适应能量变化的能力 ,计算了在理论等时场下 SSC注入系统对 3种典型离子 O8+,Xe2 2 +和 Ar15+的能量可接收范围 ,找出了加速较轻的重离子时束流损失较大的部分原因 .

SFC和SSC径向探针的圈图测量软件设计

在 WINDOWS环境下 ,采用面向对象程序设计方法 ,建立了 HIRFL两台回旋加速器 SFC和 SSC的圈图测量软件及相应的探针控制系统 ,实现了数据采集、探针移动、圈图显示、图形打印、数据保存等多项功能 ,使设备工作更稳定可靠 ,大大提高了加速器运行和调束工作效率。

An untuned MA-loaded cavity for HIRFL-CSR

In order to realize high energy density physics and plasma physics research at HIRFL-CSR, a magnetic alloy (MA)-loaded cavity has been studied. According to the theoretical calculation and simulation for the MA-loaded cavity, we achieved a better result. The MA-loaded cavity had a higher Qf value, with a higher shunt impedance and a higher accelerating gradient. The accelerating gradient was about 95 kV/m at 1.8003 MHz, 130 kV/m at 0.9000 MHz. Compared with the ferrite-loaded cavities that are used at HIRFL-CSR, with about 10 kV/m accelerating gradient, the MA-loaded cavity obviously has an advantage. The results of the theoretical calculation and the simulation, which meet the design requirements are in good agreement.

突出电极对四杆型RFQ腔体并联阻抗及场平整性的影响；Influence of projecting electrodes on shunt impedance and flatness of 4-rod radiofrequency quadrupole cavity

中国科学院近代物理研究所正在进行等离子体直接注入方案的研究,以便为重离子物理研究提供稳定可靠的高流强束流。由于工作频率较低,用于等离子体直接注入方案的RFQ腔体采用了适合于低频的四杆型结构。在完成束流动力学设计的前提下,研究了RFQ腔体支撑臂的各参数对并联阻抗的影响。由于突出电极之间存在着一定大小的电容,会对腔体的性能产生影响,为使腔体达到最优化的设计,进行了突出电极对并联阻抗及场平整性的影响的研究,并给出了突出电极的取值范围。

同步加速器高频系统前端控制器改进设计；Improvement Design of RF Front-end Controller for Synchrotron RF System

介绍了在CSR同步加速器高频控制系统改进项目中,高频前端控制器的改进设计。根据系统改进的具体要求,采用DSP+FPGA双电路板的体系结构,对高频前端控制器各个部分做了详细的设计,并给出了具体的资源消耗结果和设计图。

Preliminary study of a niobium quarter-wave prototype cavity for a heavy-ion superconducting linac

Superconducting quarter-wave resonators, due to their compactness and their convenient shape for tuning and coupling, are very attractive for low-beta beam acceleration. In this paper, two types of cavities with different geometry have been numerically simulated: the first type with larger capacitive load in the beam line and the second type of lollipop-shape for 100 MHz, beta=0.06 beams; then the relative electromagnetic parameters and geometric sizes have been compared. It is found that the second type, whose structural design is optimized with the conical stem and shaping drift-tube, can support the better accelerating performance. At the end of the paper, some structural deformation effects on frequency shifts and appropriate solutions have been discussed.

A Particle-in-cell scheme of the RFQ in the SSC-Linac

A 52 MHz Radio Frequency Quadrupole (RFQ) linear accelerator (linac) is designed to serve as an initial structure for the SSC-Linac system (injector into Separated Sector Cyclotron). The designed injection and output energy are 3.5 keV/u and 143 keV/u, respectively. The beam dynamics in this RFQ have been studied using a three-dimensional Particle-In-Cell (PIC) code BEAMPATH. Simulation results show that this R,FQ structure is characterized by stable values of beam transmission efficiency (at least 95%) for both zero-current mode and the space charge dominated regime. The beam accelerated in the RFQ has good quality in both transverse and longitudinal directions, and could easily be accepted by Drift Tube Linac (DTL). The effect of the vane error and that of the space charge on the beam parameters have been studied as well to define the engineering tolerance for RFQ vane machining and alignment.

Design optimization of the APF DTL in the SSC-linac

A linear accelerator as a new injector for the SSC (Separated Sector Cyclotron) of the HIRFL (Heavy ton Research Facility Lanzhou) is being designed. The DTL (Drift-Tube-Linac) has been designed to accelerate U-238(34+) from 0.140 MeV/u to 0.97 MeV/u. To the first accelerating tank which accelerates U-238(34+) to 0.54 MeV/u, the approach of Alternating-Phase-Focusing (APF) is applied. The phase array is obtained by coupling optimization software Dakota and beam optics code LINREV. With the hybrid of Multi-objective Genetic Algorithm (MOGA) and a pattern search method, an optimum array of asynchronous phases is determined. The final growth, both transversely and longitudinally, can meet the design requirements. In this paper, the deign optimization of the APF DTL is presented.

三维电磁场数值模拟在腔体设计中的应用——新B1聚束器的腔体设计

为了提高HIRFL的束流指标，特别是束流强度，以满足放射性次级束流线（RIBLL）及大科学工程兰州重离子冷却储存环（CSR）对束流的更高要求，目前 HIRFL 正在进行很多方面的改造，其中之一便是建造一台新聚束器B1来改善注入器 SFC 与主加速器SSC之间的给向匹配。为了克服非线性效应，新B1设计工作在多模式下，频率范围为 22MHz～54MHz，最高电压达110kV。由于较宽的工作频率范围、较高的电压及有限的空间位置，新B1聚束器的腔体设计存在许多困难。本论文的主要工作便是设计新B1聚束器的腔体。主要工作可分为三部分：1．腔体设计：在这部分，我们利用三维电磁场模拟程序－MAFIA，辅之以传输线近似法，设计出了满足物理要求的腔体方案，给出了模拟计算所得到了的腔体主要参数，并就这些参数的可信度进行了评估。2．耦合环设计：在这部分，我们利用 MAFIA 模拟得到的结果，从腔体的等效集总电路出发，推导出了耦合环参数与腔体特性参数之间的关系，并设计出了满足物理要求的耦合方案。3．冷却系统设计：这部分的主要工作为从对流、传导换热理论出发，结合新B1的实际，建立了自己的传热模型，设计了新B1腔体的冷却系统，计算了腔体的最高工作温度，并讨论了工作温度的升高对腔体性能的影响。另外，在论文的最后一章还介绍了其它一些工作，主要包括SFC中 Dee 电压分布计算、原B2腔体的实验研究以及原B1腔体的传输线近似法模拟。

SSC高频计算机控制系统之软件设计

高频系统是HIRFL系统中一个很重要的组成部分。其工作的稳定性和可靠性直接影响到束流的大小和品质，通过远程计算对其控制的目的不仅使人们远离现场恶劣的工作环境，而且在于提高整个系统的稳定性和可行性。高频计算机控制系统（RFC）的控制对象就是这个高频系统，它包括两个高频机和三个稳定系统：频率稳定系统、相位稳定系统、幅度稳定系统。考虑到整个系统长时间的工作状况和对稳定性和可靠性的严格要求，系统在硬件接口上选择了具有标准接口和强的扩展能力的CAMAC系统。CAMAC机箱的串行连接通过接口板2926和计算机联系在一起。在CAMAC串行总线上共有4个机箱分别负责高频机、相位、幅度和频率系统。这套系统的软件工作在Windows98操作系统平台下。有三个部分组成软件部分：一是漂亮友好交互性强的界面，这部分是通过VB和VC混合编程得来。二是功能稳定、可靠性强的接口，这部分是在VC中建立DLL来完成最终驱动。还有一部分是数据库，这个数据库是由Access生成，用于存储程序中的参数和高频系统的运行参数。这三个部分在界面程序中有机结合在一起共同完成对整套系统的控制作用。目前这套系统已经完成，运行在中控室的控制平台上，经过测试工作效果还很不错。本论文主要具体阐述了这套系统的组成，以及在程序设计时的思路、过程还有一些问题的解决办法等。

SSC注入束流的性质研究

HIRFL是一个组合式回旋加速器系统。束流经SFC预加速后注入SSC进行第二次加速，SFC和SSC必须满足严格的匹配关系。多年的运行表明，束流从SSC注入系统到进入正常加速轨道这一段，影响的因素比较多，束流损失很大。为了提高SSC注入效率，以满足放射性次级束流线（RIBLL）及兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL－CSR）对束流的更高要求，论文对影响SSC注入系统的部分相关因素进行了研究，以便提供对HIRFL的运行调束和升级改造有参考价值的结果。主要工作可分为三部分；（1）理论等时场下SSC注入量的接收范围。通过数值模拟计算了三种典型离子的注入轨道，考虑了高频电压幅度的影响，得到了SSC在理论等时场下的能量可接收范围，并给出了注入系统的参数。（2）剩余拢动场对SSC注入系统的影响。计算了存在剩余拢动场时SSC注入轨道的变化，找出了目前高频电压加速较轻的重离子时束流损失较大的原因，给出了相关参数。（3）注入条件的变化对束流轨道的影响。注入条件的变化会引起束流轨道的进动，论文对存在剩余拢动场时利用不流轨道进动提高注入和引出效率进行了初步研究。