正弦波速调管聚束理论在ns2200加速器上的应用Ξ-OALib.PDF

　第 16 卷 　第 7 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 7 　 　2004 年 7 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Jul. ,2004 　 ( ) 文章编号 2004 正弦波速调管聚束理论在 ns200 加速器上的应用 祖秀兰 , 　杨海素 , 　娄本超 , 　周长庚 , 　熊日恒 ( 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900) 　　摘 　要 : 　阐述了正弦波速调管聚束理论及具体实现方法 ,给出了相应的计算公式。结合 ns200 加速器的 结构特点 ,运用该法确定了聚束装置的主要参数 :聚束筒长度、等效漂移长度、聚束电压等 ,为 ns200 加速器设 计了聚束装置。将该装置安装于加速器 ,通过调试 ,获得了半宽为 3. 5ns 的聚束脉冲 ,实现了纳秒脉冲运行方 式。 　　关键词 : 　加速器 ; 　聚束 ; 　速调管 　　中图分类号 : 　TL58 　　　　文献标识码 : 　A 　　我们使用的 ns200 加速器 ,具有直流和脉冲两种运行方式。脉冲束是采用扫描切割的方法产生的 ,脉冲 半宽度大于 5ns ,峰值电流小 ,束流利用率低。目前 ,该加速器脉冲运行方式已长期停止 ,只能在直流方式下运 行。为进行探测器标定和相关物理实验工作 ,急需半宽度为几个 ns 的脉冲束。为此 ,我们将速调管聚束理论 应用于 ns200 加速器 ,设计了聚束装置 ,获得了半宽为 3. 5 个 ns 左右的脉冲。 1 　正弦波速调管聚束 　　正弦波速调管聚束理论的基本思想[1 ] 是 ,当入射粒子进入聚束器的高频间隙 ,在高频场作用下 , 以某一时 刻为基准 ,相位超前的粒子受到减速 ,相位滞后的粒子受到加速。这样再经过一定的漂移距离后 ,所有粒子将 会在同一时刻到达靶上 ,形成脉冲宽度无限小 ,峰值电流无限大的脉冲。由正弦波速调管聚束理论[2～4 ] 得峰值 电流为 ( ) ( ω) ( ) i t = i / 1 - A cos t 1 T 0 ( ) ( ) ( ) 式中 : t 为粒子进入调制间隙的初始时刻 ns ; iT t 为粒子经速度调制后在靶上形成的峰值电流 mA ; A 为聚 ω ( ) 束参数 ; 为正弦波调制电压的角频率 rad/ s 。 ( ) ( ) 　　由 1 式可以看出 ,当 A = 1 时在一个周期内 iT t 有一无穷大值 ,当 A 1 时 ,将有两个无穷大峰值。可见 A = 1 是实现聚束的临界条件。 　　工程上速调管聚束器有两种类型 :一种是三电 极双间隙聚束器 , 虽聚束效率较低 ,但结构简单 ; 另 外还有双漂移谐波聚束器和单狭缝聚束器 ,这两种 聚束器束流利用率高 ,但结构复杂。工程上多采用 三电极双间隙聚束器 ,ns200 加速器亦采用了这种