SSC新高频腔设计与分析

Beam matching relationship between the two cyclotrons(SFC and SSC) of HIRFL is briefly discussed, and the frequency band of the new RF cavity is obtained. The new cavity is simulated with the three-dimensional electromagnetic calculation code MAFIA, and the parameters of it such as frequency, Q value, shunt impedance and voltage distribution are worked out and discussed. The simulation results show that the new RF cavity can fully meet the requirements of physics design and space configuration.中文摘要：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。

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。

CSRm变谐波加速

在研究兰州重离子冷却储存环(HIRFLCSR)纵向相振荡运动特性的基础上,对主环(CSRm)内重离子的加速过程进行了模拟研究。选取由扇聚焦回旋加速器(SFC)剥离注入的能量为7MeV/u,动量散度为±0.5%的12C6+典型离子,模拟了CSRm内束流的加速过程,加速的最终能量为1GeV/u。在加速过程中采用了变换谐波的方式,解决了较低能量下的加速问题。模拟结果给出了不同时刻粒子在纵向相空间的分布以及各主要高频参数随时间的变化曲线。

测量关联α衰变的转轮系统的实验验证

建造了一套适用于测量和研究具有α衰变的重核的转轮系统,并且利用扇型聚焦回旋加速器(SFC)提供的束流对新建的转轮系统进行了检验实验。实验结果证明了该装置的可用性和可靠性。它为进一步开展超重核的研究提供了一个简单而有效的设备及技术,并为我们合成和鉴别107号元素的新核素完成了预备实验。

HIRFL注入器高频腔体与高频机的匹配

叙述了兰州重离子加速器注入器(SFC)高频系统的200kW高频机与高频腔体的功率匹配,匹 配测量系统的工作原理,以及对匹配系统的改进和完善,并对高频腔体的输入阻抗和耦合电容进行了计算。为 提高高频系统的稳定性和可靠性,对影响高频功率传输和D电压提高的问题进行了深入的研究和改进。采用 矢量阻抗仪冷态测量腔体匹配阻抗的方法和一些相应的技术和措施,用矢量电压表动态测量功率输出级的相 位差,判断D电路是否工作在匹配状态,从而使SFC的D电压由原来的50～65kV(不稳定)提高到稳定工作 的105kV,改善了SFC的工作状态和保证了SFC的高效运行。

HIRFL新的束流分配系统

随着CSR的建成和兰州重粒子加速系统(HIRFL)实现质子加速,HIRFL现有的束流传输系统已不能满足越来越多的物理实验对供束时间的要求,为此,对原有的HIRFL的束流输运系统进行了分时供束改造,新的束流分配系统可以在给CSR供束和不供束两种情况下,同时使用SFC和SSC的束流在多个实验终端进行物理实验,介绍了新设计的HIRFL束流分配系统的布局和束流光学计算结果。

MG转轮收集探测系统的检验实验

利用SFC提供的束流对新建的转轮系统进行了检验实验,得到了相关的实验结果.实验证明了该装置的可靠性,为进一步开展超重核的研究完成了预实验.

一个超锕系新核素~(259)Db的合成与鉴别

本文简要介绍了超重元素研究的意义及历史背景和国际现状,并叙述了中科院近物所首次合成和鉴别了一个超重新核素~(259)Db。实验是利用兰州国家重离子实验室的SFC加速器提供的~(22)Ne束轰击~(241)Am靶产生了~(259)Db。利用转轮收集系统和精心设计安排的探测器系统测量了产物的α衰变谱,根据母-子核的衰变遗传关系明确无误地鉴别了~(259)Db,并测得它的α能量为9.47MeV,半衰期为0.51秒。该项成果使我们跨入了超重核区的大门,为向“超重岛”迈进打下了良好基础。

有限积分理论(FIT)及其在腔体计算中的应用

通过介绍麦克斯韦方程的离散过程 ,简单介绍了有限积分理论 ( Finite Integration Theo-ry)。该理论直接以电场强度和磁感应强度为未知量 ,采用两套互相正交的网格 ,将场矢量离散为不同网格点上的一系列分量 ,将矢量积分方程转化为一组线性方程组。通过对 SFC高频腔体模拟的实例 ,可以看出 ,此方法在腔体本征频率、Q值及腔体并联阻抗等腔体参数计算中具有叫高的精度 ,说明了基于FIT的 MAFIA程序在腔体模拟中的可靠性

~(130)Ce(EC+β~+)衰变研究及其放射化学分离

利用兰州SFC加速的16O束轰击同位素118Sn ,由熔合蒸发 4n反应产生目标核13 0 Ce。为了消除本底干扰并指定13 0 Ce核 ,采用溶剂萃取法对He - jet带传输系统从靶室传输出来的反应产物进行了离线分离与纯化。将目标核13 0 Ce从大量的靶材料、反应产物及母核中分离出来 ,快速制成薄源后在铅室中进行γ单谱测量及X -γ、γ -γ符合测量。从化学分离后的产物中观察到了半衰期为 2 2 .9min的 10 8条γ射线 ,其中 10 7条是新发现的 ,该活性被指定为13 0 Ce。在此基础上 ,进一步研究这些γ线的级联关系 ,建立了缺中子同位素13 0 Ce较完整的 (EC + β+ )衰变纲图。为118Sn(16O ,4n) 13 0 Ce反应体系建立的放化分离流程的分离时间仅 10min ,化学产额大于70 %。化学分离除去 98%以上的核反应生成的13 0 La ,对其它杂质的去污完全满足13 0 Ce(EC + β+ )衰变研究的要求。

HIRFL与CSR的匹配研究

国家重大科学工程HIRFL CSR冷却储存环计划主环CSRm利用已有的HIRFL作为注入器 ,为了更好地利用HIRFL加速器的能力 ,对这两台加速器的匹配在原来的初步考虑的基础上进行了较为详细的研究 ,提出了分别利用HIR FL自己的注入器SFC单独注入到CSR以及SFC加上主加速器SSC注入到CSR的两套方案 ,既可以提高HIRFL与CSR的总传输效率 ,又可以在SFC与CSR联合运行的同时使SSC与另建的小回旋加速器组合加速质子 ,从而充分提高HIRFL的运行效率

HIRFL改造中的加速器物理问题

从加速器运行的角度对兰州重离子加速器 HIRFL建成以来所存在的问题进行了总结 ,结合放射束物理和冷却储存环 CSR对 HIRFL的新要求 ,从加速器的物理设计方面提出了一些改进方案 .主要问题有 :超低能束流传输的空间电荷效应的影响 ,扇聚焦回旋加速器 SFC高频加速电压不对称对束流轨道的影响 ,用半频聚束的方式补偿两台回旋加速器的纵向不匹配 ,前束线上聚束器的工作模式的选取 ,强杂散磁场对超低能和低能束流传输的影响 ,分离扇回旋加速器 SSC注入区过垫补磁场对注入束流轨道的影响 ,SFC和 SSC的单圈引出 ,重离子通过剥离膜后的束流损失和束流品质的变坏等

HIRFL today

HIRFL was upgraded from beginning 2000. Besides of researches on nuclear physics, atomic physics, irradiative material and biology, the cancer therapy by heavy ion and hadron physics are being developing. The injector system of SFC+SSC can provide all ions from proton to uranium with higher intensity. The Cooling Storage Ring (CSR) has accelerated beams successful. The ions C-12(6+), Ar-36(18+), Xe-129(27+) have been accelerated up 1000MeV/u, 235MeV/u with about 10(9)similar to 10(8) ions per spill respectively. The beam momentum dispersion was measured from 4x10(-3) to 2x10(-4) after cooling by the electron cooler or similar to 4x10(-4) after accelerated to 1000MeV/u without cooling. In order to improve the nuclear structure and heavy isotope research in SFC+SSC energy domain, A Wien filter was added in front of RIBLL and gas was filled in first section of RIBLL; a new spectrometry SHANS has being installed. Presently, there are two starting version experimental setups at CSR.

OVERVIEW ON THE HIRFL-CSR FACILITY

The status of the HIRFL (Heavy Ion Facility in Lanzhou) - Cooler Storage Ring (CSR) at the IMP is reported. The main physics goals at the HIRFL-CSR are the researches on nuclear structure and decay property, EOS of nuclear matter, hadron physics, highly charged atomic physics, high energy density physics, nuclear astrophysics, and applications for cancer therapy, space industries, materials and biology sciences. The HIRFL-CSR is the first ion cooler-storage-ring system in China, which consists of a main ring (CSRm), an experimental ring (CSRe) and a radioactive beamline (RIBLL2). The two existing cyclotrons SFC (K=70) and SSC (K=450) are used as its injectors. The 7MeV/u12C6+ ions were stored successfully in CSRm with the stripping injection in January 2006. After that, realized were the accelerations of C-12(6+), Ar-36(18+), Kr-78(28+) and Xe-129(27+) ions with energies of 1GeV/u, 1GeV/u, 450 MeV/u and 235 MeV/u, respectively, including accumulation, electron cooling and acceleration. In 2008, the first two isochronous mass measurement experiments with the primary beams of Ar-36(18+) and Kr-78(28+) were performed at CSRe with the Delta p/p similar to 10(-5).

基于CPLD和ATMEGAL128的数字电源系统的设计；Design of Digital Power Control System Based on CPLD and ATMEGAL128

介绍了一种基于CPLD设计的电源控制模块,并且利用Atmegal128单片机和RTL8019S实现逻辑功能和远程控制功能。该电源系统主要用于重离子加速器注入器(SFC)中,具有很好的灵活性、可远程控制、性能稳定等特点。