基于Nios-Ⅱ用于加速器监控系统的通用型可重配置嵌入式微控制器

FPGA and dedicated micro-controller chips are widely used in HIRFL-CSR monitor and control systems.This paper discusses the characteristics of HIRFL-CSR s dedicated micro-controllers and it s requirement for micro-controllers. Using programmable technology and Nios-Ⅱ processor,we have designed and implemented a reconfigurable embedded micro(controller in altera cycloneⅡ2c35f484 FPGA. The micro-controller which has low hardware cost and 185 MHz maximum operating frequency can replace the dedicated micro-cont...中文文摘：讨论并参考了冷却储存环目前使用的专用微控制器的特点和其对微控制器的需求,采用可编程技术和Nios-Ⅱ处理器,在altera-cycloneII2c35f484芯片内实现可重构微控制器。该微控制器硬件资源消耗少,最大工作频率可达185MHz,可代替目前在监控系统中大量使用的专用微控制器芯片,减小硬件设计复杂度、节约成本。

高压条件下高能重离子辐照材料研究进展

高能重离子辐照处于高压条件下材料的研究,是随着高能重离子加速器技术的快速发展而出现的一个新的研究领域,研究结果涉及材料学、地质学、地质年代学、核废料处理学等学科。简要介绍最近几年国内外在高能重离子辐照高压条件下材料研究领域的研究现状及已取得的结果,并对未来在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上开展相关研究工作的前景作了展望。

冷却存储环虚拟加速器的数据交互系统

介绍了兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)为重离子治癌而改造的控制系统中的数据交互系统,数据交互系统是CSR虚拟加速器的核心。该系统能实现对256个能量级的束流控制,为以后深层重离子治癌做好准备。系统主要采用Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制及束流在不同能量级间的切换控制。该系统已经运行于冷却存储环主环(CS-Rm)的束流慢引出调试中,性能稳定,能满足物理人员的要求。

重离子加速器束运线数据库系统设计优化

描述了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)束运线电源参数数据库系统的设计优化。依托HIFEL-CSR的主数据库系统Oracle,设计了电源电流的读取界面,实现电源的实时监控,建立了新的电源参数数据库分系统,并实现了Oracle数据库系统和Access数据库系统的数据互存,建立了方便的参数打印、查询界面。

应用于同步加速器时序控制的片上可编程系统的设计

同步加速器对控制信号的时间约束要求非常严格,时序控制是加速器控制系统中十分重要的环节。在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)控制系统中,时序控制主要采用FPGA+ARM+linux+DSP的体系结构。本文介绍基于FPGA和uClinux操作系统的片上可编程系统(SOPC)的设计,可将目前ARM+LINUX的工作完全集成在FPGA内实现,省去专用ARM芯片。其最高工作频率可达185 MHz,硬件资源消耗不到4%。片上可编程系统的硬件处理器系统和操作系统都可根据具体需求重新裁剪和配置。SOPC技术在加速器物理以及其他领域有着非常广泛的应用前景。

SSC新高频腔设计与分析

简要分析了HIRFL SFC与SSC之间的束流匹配关系,给出了新高频腔的频率范围。利用经典三维电磁场数值模拟软件MAFIA对SSC新高频腔体进行了模拟计算,得出了SSC新高频腔体的相关物理参数,并对频率范围、Q值、并联阻抗和电压分布等参数进行了分析。高频腔体的模拟计算结果完全符合SSC回旋加速器改造的物理设计及空间结构要求。

兰州重离子加速器深层治癌束流线真空系统

重离子深层治癌束流线从兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)主环引出,利用能量为100MeV/u～430MeV/ u的碳离子束,开展治疗体内各种癌症的深层治癌研究。该束流线真空系统包括极高真空段、超高真空段和大气段,采用不同的真空获得方案和工艺路线,分别在极高真空段和超高真空段获得了8×10~(-10)Pa和1×10~(-6)Pa的真空度,并顺利实现了束流线的真空过渡,保证了HIRFL-CSR主环极高真空系统的安全运行;研制了适用于高频率扫描磁铁内放置的真空管道,消除了涡流对束流的影响;对隔离真空和大气的大尺寸膜窗材料进行了调研,选择高强度塑料膜(Hostaphan)和加强纤维膜(Kevlar)联合使用,既能让束流通过,又不会产生危害人体的中子,并能够有足够的强度抵御大气压力。该束流线真空系统的建成为重离子深层治癌的研究提供了良好的真空条件。

一种低活化铁素体/马氏体钢的高能重离子辐照效应研究

低活化的铁素体/马氏体钢是先进核能装置(如聚变堆)的重要候选结构材料。在聚变堆实际工作环境下,由于高温和高氦产生率引起的材料失效是这类材料面临的一个重要问题。本项研究以兰州重离子加速器(HIRFL)提供的中能惰性气体离子束(20Ne,122 MeV)作为模拟辐照条件,借助透射电子显微镜,研究了一种低活化的9Cr铁素体/马氏体钢(T92B)组织结构的变化和辐照肿胀。实验结果表明,高温下当材料中晶格原子的撞出损伤和惰性气体原子沉积浓度超过一定限值时,材料内部形成高浓度的空洞,并且空洞肿胀率显著依赖于辐照温度和剂量;在马氏体板条界面及其它晶界处空洞趋于优先形成,并且在晶界交汇处呈加速生长。基于氦泡的形核生长与空洞肿胀的经典模型探讨了在不同辐照条件(He离子、Ne离子、Fe/He离子双束、快中子、Ni离子)下铁素体/马氏体钢中肿胀率数据的关联。

冷却储存实验环功率源的设计与计算

对兰州重离子加速器冷却储存环实验环(CSRe)的高频系统功率源的设计作了详细的工程计算,工作频率范围为0.5～2.0MHz,工作于基波及二次谐波模式,发射机不仅能工作于点频连续波模式,而且还可以工作在扫频调制模式,输出最大功率达到70kW。满足最高加速或减速电压10kV的设计要求,能够用于捕获放射性次级束并将束流的能量从400MeV/u减速到30MeV/u。

重离子微束装置中真空窗的研究

中国科学院近代物理研究所(IMP)正在兰州重离子加速器(HIRFL)系统中研制中能重离子微束终端,以对重离子进行准确定位和精确计数。应用有限元分析软件对不同结构、不同材料的真空窗进行受力分析,模拟真空窗的形变和等效应力,运用强度理论考察候选真空窗的安全性;运用SRIM程序模拟离子的小角散射、横向射程,详细计算入射离子的能量、真空窗材料和厚度及空气层对束斑展宽的影响;最后提出真空窗适宜的结构、材料及厚度范围。

非对称大角度矩形切割磁铁杂散磁场的影响

切割磁铁是环型加速器常用的注入引出元件之一,其在非偏转方向上对束流的影响,直接关系到注入引出束流的轨道匹配。对大角度非对称矩形切割磁铁杂散磁场的影响进行了分析,指出其在非偏转方向上对束流有一定的偏转量,而且此偏转量是不可忽略的。另外,介绍了HIRFL-CSR主环注入切割磁铁对注入轨道匹配的影响,并提出了一种补偿方案,进行了初步的补偿。

一种经济可行的远程实时监测系统

本文主要介绍了一种基于TI公司MSC1210的经济可行的对前端电源模拟量的远程实时监测系统,在监测频率要求不高的情况下,可以取代NI的6133数据采集系统。

~(12)C~(6+)重离子辐照对人肝细胞、肝癌细胞端粒酶活性表达的影响

为探索碳离子束辐照对细胞中端粒酶活性的变化,利用兰州近代物理研究所重离子研究装置(Heavy ion research facility in lanzhou,HIRFL)产生的碳离子(31MeV/μ12C6+),以人肝细胞HL-7702,肝癌细胞SMMC-7721为实验对象,用不同剂量1Gy、2Gy、3Gy、4Gy的重离子分别对两种细胞进行照射,用多聚酶链式反应-银染端粒重复序列扩增法(PCR-telomeric repeat amplification protocol,TRAP-PCR)银染端粒重复序列扩增法检测不同剂量下细胞端粒酶活性的变化。结果显示,人肝细胞HL-7702自身没有端粒酶活性,经1Gy辐照后也没有端粒酶活性,在2和3Gy处出现端粒酶活性,4Gy处端粒酶活性又消失。肝癌细胞SMMC-7721在1～3Gy处随着剂量的增大端粒酶活性升高,在4Gy处又开始下降;在1～3Gy处随着时间的推移端粒酶活性随着时间而加强(p<0.05)。分析得知,重离子辐射可以诱导人肝细胞产生端粒酶活性,也可以改变肝癌细胞的端粒酶活性。端粒酶参与细胞受辐照后DNA单链损伤的修复;辐照后DNA双链断裂导致端粒酶活性减弱。本实验使重离子在辐照治疗中的优势得以体现。

当归新品系“DGA2000-02”与对照品种的遗传差异分析

当归新品系"DGA2000-02"是利用兰州重离子加速器研究装置(HIRFL)对"岷归1号"进行重离子束辐照选育出来的。与岷归1号相比,DGA2000-02表现出更强的抗病性,产量也有较大提高。对这两个品种的表型、品质及遗传差异进行了系统的分析。为将来进一步选育产量高、品质好及抗逆性强的新品种提供研究基础。

丰中子奇异核~(17)B的实验研究

在兰州重离子加速器国家实验室(HIRFL)放射性次级束流线(RIBLL)上,用束流透射法测量了丰中子奇异核17B与C靶反应的总截面.假定17B具有15B(核芯)+2n结构,采用Gauss+HO形式的密度分布和零力程Glauber模型进行计算的结果可以很好地拟合实验数据,并得出17B的密度分布有一个很大的弥散,表明17B是双中子晕核.