通過在地面建設(shè)裝置來模擬空間高能電子環(huán)境,能夠有效地對航空航天器件在地外空間遭遇電子引起的相關(guān)效應進行研究。在模擬裝置中,高能電子由電子直線加速器提供,其輸出束斑大小為毫米量級,而模擬試驗需要大面積且非常均勻的電子輻照環(huán)境,所以需要通過一段束流輸運線處理,使束流同時滿足輻照面積和均勻性要求。本項目的模擬裝置空間緊湊,束流輸運線短,輻照面積大,利用單一的二維擴束均勻化方案無法實現(xiàn),因此采用了一種掃描加擴束的方案。根據(jù)輸運線入口和出口束流參數(shù)要求,設(shè)計將螺線圈、α-磁鐵、掃描磁鐵、四極磁鐵、聚焦六極磁鐵等元件組合使用。通過元件參數(shù)匹配和束流校正,使不同能量的電子束在輻照平面處滿足輻照面積和均勻度的要求。利用束流跟蹤軟件仿真計算了0.5 MeV、2.5 MeV和5 MeV束線,束流在不同輻照面積的均勻度均優(yōu)于90%,滿足指標要求。 

【文章來源】：核技術(shù). 2020,43(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

方案三示意圖

0.5 Me V束流在輸運線入口的束流橫向相圖如圖2所示，束流邊緣發(fā)散角為115 mrad，在束流輸運線水平段需要限制束斑直徑減小束流損失。光路設(shè)計如圖3所示，圖3(a）為x方向束流包絡(luò)，圖3(b）為y方向束流包絡(luò)。從左至右依次為螺線圈（SOL1）、α-偏轉(zhuǎn)磁鐵（AM）、孔徑r=30 mm的四極磁鐵（QP1,QP2）、聚焦六極磁鐵（FM1）、孔徑r=50 mm的四極磁鐵（QP3）。光路前段利用螺線圈聚焦控制束流的發(fā)散角，束流經(jīng)400 mm漂移段輸運到α-磁鐵。α-磁鐵將束流從水平段偏轉(zhuǎn)到豎直段，與二極磁鐵不同，α-磁鐵對束流偏轉(zhuǎn)時偏轉(zhuǎn)前后粒子的位置不變[15]，所以不影響束流的分布。常規(guī)α-磁鐵束流入射與出射方向之間的夾角為81.42°，因此需要調(diào)節(jié)極面函數(shù)和優(yōu)化磁場指數(shù)梯度，使束流偏轉(zhuǎn)90°[16]。

偏轉(zhuǎn)后的束流在y方向經(jīng)過兩塊四極磁鐵QP1和QP2，使束流形狀匹配為扁平橢圓，通過一段漂移管進入聚焦型六極磁鐵FM1。六極磁鐵由Poisson計算導入，與常規(guī)六極磁鐵不同，其沿水平方向磁場分布為奇對稱二次函數(shù)[17]即：，導入光路設(shè)計軟件后，取中心平面沿x方向磁場分布曲線如圖4所示。束流在x方向包絡(luò)很大，隨x值的增加，圖4中六極磁鐵磁場以二次函數(shù)增加，在此非線性磁場力作用下，相空間發(fā)生嚴重“S”化，如圖5(a）所示。在y方向束流包絡(luò)較小，束流分布不受六極磁鐵影響，通過六極磁鐵后y方向束流相空間如圖5(b）所示，無明顯“S”化。x方向“S”化后的相空間經(jīng)過1 500 mm的漂移段后電子重新分布。不加掃描的情況下輻照平面位置處束流分布見圖6，束流在x方向為均勻分布，在y方向仍為高斯分布。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3106200