CYCIAE-100引出束流色散效应的研究.pdf

维普资讯 78 中国原子能科学研究院年报 2007 GYGlAE-100引出束流色散效应的研究 安世忠，魏素敏，管锋平，毕远杰，姚红娟，钟俊晴，张天爵 CYCIAE．100是一台紧凑式回旋加速器，加速负氢粒子束，引出方式为双向剥离引出。在回旋 加速器 内部的加速平衡轨道上，由于磁场的对称性，束流是消色差的。加速的H一束流经过剥离膜 剥离转换成质子后，将沿着引出轨道而被引出。由于磁场 的非对称性和边缘场的存在，将会给引出 的质子束流引入色散 ，造成水平的横向发射度增长。利用程序 GOBLIN 来计算从剥离膜位置到开 关磁铁中心的束流色散的变化，比较不同位置处束流的色散效应，以进一步确认开关磁铁的位置， 同时为后束运线的匹配打下基础。 1 不同开关磁铁位置处的色散效应 图1和2分别显示 了开关磁铁在磁轭之外和磁轭之 内、能量为70MeV和 100MeV的色散变化。 这里，开关磁铁本身的磁场未计算在内。 g U ＼ Q 图1 开关磁铁在磁轭内 (2．75m，100。)的位置色散 (a)和角度色散 (b) 实线——70MeV；虚线——10oMeV； ——开关磁铁中心所在的位置 图2 开关磁铁在磁轭外 (3．3m，100。)的位置色散 (a)和角度色散 (b) 实线——7OMeV；虚线—— 100MeV； ——开关磁铁中心所在的位置 从图中可看出，开关磁铁越远离剥离膜，色散就越大；开关磁铁在相同位置的情况下，能量越 维普资讯 重大核科学工程 ·HI一13串列加速器升级工程 79 低，色散也越大。开关磁铁在磁轭外的色散约为在磁轭 内的两倍。对于剥离引出的质子束流，束流 的能散AWIW =±0．5％，则相对应的动量分散 = ／P=±0．25％。对于引出能量为 70MeV的束 流，如果开关磁铁位于磁轭之内的2．75m处，该处的色散为60cm，则由于色散引起的束流的横向 偏离Ax=D~8=600~0．0025=1．5rllli1；在开关磁铁位于磁轭之外的3．3m处，由于色散引起的束 流的横 向偏离接近于 3mn／。 从上面的分析计算得知，设置的开关磁铁离剥离靶的位置越远，引入 的色散就越大，且设置 的 开关磁铁位置距离剥离点太远，则由于漂移距离过长而会导致束流发射过大。所以，将开关磁铁放 到磁轭之内，对于后束运线的匹配非常有利。 2 包括开关磁铁本身磁场在内的色散效应 从上面的分析计算得知，将开关磁铁放到磁轭之内，有利于后束运线的匹配。因此，将开关磁 铁固定在磁轭之 内 (2．75m，100。)。图3示出包括开关磁铁磁场在 内的引出能量为 7O和 100MeV 下的束流色散 。 图3 开关磁铁位于 (2．75m，100。)、包含开关磁铁磁场下的位置色散 (a)和角度色散 (b) 实线——70MeV；虚线——1ooMeV；}——开关磁铁中心的位置；▲——磁轭外引出轨道上 (3．3m，107。)的位置 引出开关磁铁的作用，就是将不同引出能量的束流经开关磁铁后汇聚到同一条引出轨道上。对 于不同的引出能量，开关磁铁的磁场是不一样的。从模拟结果，开关磁铁的磁场对于引出能量为 70MeV可以部分抵消色散效应，但对于引出能量为 100MeV却是使色散效应加剧了。因此，开关 磁铁对引出偏低的能量是有利的，而对于引出能量偏高的束流是有害的。所以，在后束运线上，必 须得对色散效应进行限制和补偿。 100MeV强流回旋加速器辐射剂量场计算 毕远杰，张天爵，贾先禄，刘 萍，周正和，王 峰 在负氢 回旋加速器 中，残留气体和洛仑兹力会引起负氢离子的剥离损失。加速器运行时，束流 损失在真空室外产生很大的辐射剂量场，其计算结果将用于决定加速器局