100MeV回旋加速器中心区实验台架的调试.pdf

维普资讯 72 中国原子能科学研究院年报 2007 100MeV回旋加速器中心区实验台架的调试 串列加速器升级工程技术部 100MeV回旋加速器中心区实验台架工作在 2007年取得了重要进展。所有设备已安装、调试 完毕，通过分系统和联机调试，从离子源到注入偏转板出口的束流传输效率达到了75％，内靶已出 束，取得了初步的实验成果。此实验台架的建成为 100MeV强流回旋加速器的磁场、高频、注入、 引出、中心区、控制、束流测量等系统的结构设计及束流动力学的验证提供了一个完整的实验平台。 中心区实验台架装置示于图1。 图1 100MeV回旋加速器中心区实验台架 100MeV回旋加速器中心区实验台架建在 201工号，此实验台架包括 1台完整的回旋加速器的 所有设备。主磁铁于 2006年 3月底进入厂房。2006年中期完成磁场测量和磁场垫补。到 2006年 底先后完成了中心区设计、加工、安装，主真空室及 RF谐振腔等部件的安装工作。 100MeV回旋加速器中心区实验台架大部分设备的安装和调试工作在 2007年完成 。主要包括 以下几方面。 1)高频系统的传输线、功率耦合、频率微调装置的安装，高频谐振腔冷状态参数测量，高频 假负载实验，高频功率源与谐振腔间耦合匹配实验，高频功率源技术性能改善等。 维普资讯 重大核科学工程 ·HI．13串列加速器升级工程 73 2)安装加速器主体 电缆拖动桥架，铺设电缆、水管、气管，安装、调试外围设备，包括电源、 配水、气动、真空、控制、束流诊断、剂量监测等系统，分系统功能调试。 3)解决主真空室的真空问题。通过捡漏，对发现的多处漏点及时进行了处理；通过努力，真 空室真空度达到了5．8x10～Pa，离子源和注入线的真空度达到了1．0xl0_。。Pa。 4)外部负氢离子源及轴向注入线的安装与调试。尤其是注入线上的铰入磁铁 内部的四极透镜 由于受空问、结构、电绝缘、高真空密封等条件 的严格限制，通过长时间的多次试验终于研制成功， 并投入使用 。 5)高频功率输入实验与谐振腔锻炼。高频系统是中心区实验台架关键设备之一。在高频功率 输入实验过程中，对耦合电容板的结构进行了优化，将功率传输线由软 同轴馈线改为硬 同轴馈线， 改进、标定了定向耦合器，修改了 D 电压信号拾取环，测量了谐振腔的分路阻抗 。在谐振腔锻炼 过程中，为减少多电子效应的影响，开始采用脉冲功率注入，逐渐增大 占空比，为减少谐振腔的频 率漂移，对谐振腔的短路片、D盒头部、过桥等部件多次进行改进和调节，对 D 电压稳定与频率 稳定两个闭环系统进行了调试。同时，对功率源的风冷环境和末级腔的结构也进行了相应改善。 6)束流调试 。2007年下半年有计划、按步骤地开展了中心实验台架的束流调试 。首先进行了 离子源调试与注入线调试，继而进行了束流注入效率的调试，年底之前进行了内靶束流的调试，并 取得了阶段性成果：束流的注入效率达到了75％，当离子源 的引出束流为 0．7mA时，注入偏转板 出口的束流为 0．53mA。 在注入线未加RF聚束器、高频功率 占空比为 1／4的条件下，H一离子束流已穿越并走出了中心 区，中心区的实体结构示于图2。当离子源的引出束流为 1．0mA时，内靶置于不同靶位测量到的 束流强度列于表 1。 图2 中心区结构图 表 1 束流强度测量结果 初步调试结果表 明，注入加速器 中心的束流 已被高频 D 电压加速 了 8次，且绕过 了中心区的 所有障碍 。在此基础上，如果在注入线上安装 RF聚束器，高频功率源改为连续工作状态，束流强 度将会增加 8倍以上，达到5O A左右；如果进一步提高D盒加速电压或提高离子源输出离子流 强，加速器 内靶束流强度还将有较大的上升空间。