增強(qiáng)器（BRing）是強(qiáng)流重離子加速器裝置HIAF的核心部分,需要提供高流強(qiáng)束流,例如1×10¹¹ppp的238U³⁵⁺、3×10¹¹ppp的78Kr¹⁹⁺和6×10¹²ppp的質(zhì)子,縱向束流集體效應(yīng)可以導(dǎo)致束流品質(zhì)變差甚至導(dǎo)致束流損失,因此是HIAF設(shè)計(jì)階段必不可少的研究課題。為了在較小空間上提供較高高頻電壓,同時(shí)覆蓋重離子束流加速過程中的頻率變化范圍,BRing采用了具有低值的磁合金加載腔。磁合金加載腔的縱向阻抗是BRing中縱向阻抗的主要來源,引起的瞬態(tài)束流負(fù)載效應(yīng)和漂移束不穩(wěn)定性是影響B(tài)Ring束流品質(zhì)的重要因素。與國內(nèi)外其他質(zhì)子和重離子加速器相比,BRing的束流種類多樣,包含從質(zhì)子到鈾的所有重離子束;束流狀態(tài)復(fù)雜,包含單束團(tuán)、多束團(tuán)和漂移束等;束團(tuán)操作復(fù)雜,包括俘獲、加速、散束、合束和縱向壓縮等。本文主要研究了在上述復(fù)雜束流情況下的縱向束流集體效應(yīng)的影響,包含束流負(fù)載效應(yīng)、漂移束不穩(wěn)定性和縱向空間電荷效應(yīng)。結(jié)合自主開發(fā)的縱向粒子跟蹤程序LPTC,對縱向束流集體效應(yīng)的... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

HIAF裝置布局圖

第2章阻抗模型及縱向束流動(dòng)力學(xué)圖2.1RLC阻抗模型及三種典型束流的1～6次諧波對應(yīng)的掃頻范圍。Figure2.1RLCimpedancemodelandthefrequencysweepsof1～6harmonicsofthreetypicalbeams.2.2縱向束流動(dòng)力學(xué)縱向束流動(dòng)力學(xué)是研究縱向束流集體效應(yīng)的基矗粒子在環(huán)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過多種機(jī)制得到或損失能量，例如高頻系統(tǒng)提供的電嘗束流產(chǎn)生的尾場以及同步輻射等。本論文主要研究質(zhì)子和重離子束流，在BRing設(shè)計(jì)的束流能量下同步輻射的影響很小因而可以忽略。本節(jié)首先介紹束流在高頻電場作用下的縱向運(yùn)動(dòng)，包含相關(guān)的運(yùn)動(dòng)方程和常用重要變量的推導(dǎo)。之后添加束流集體效應(yīng)的作用，研究其對束流運(yùn)動(dòng)、相空間分布等帶來的影響。2.2.1無集體效應(yīng)時(shí)的縱向運(yùn)動(dòng)2.2.1.1縱向運(yùn)動(dòng)方程與高頻系統(tǒng)的同步相位保持同步的粒子稱為同步粒子，以下標(biāo)標(biāo)示，同步粒子具有回旋周期，回旋角頻率，動(dòng)量，單核子動(dòng)能4，單核子靜止能量0=931.49432MeV。同步粒子能量的增長速度(考察單個(gè)回旋周期)為：=02sin(2.5)4論文中動(dòng)能、靜止能量和總能量等均指平均單核子能量，單位為MeV/nucleon，簡寫為MeV/u。9

強(qiáng)流重離子加速器HIAF/BRing縱向束流集體效應(yīng)的理論與模擬研究縱向工作點(diǎn)，即單個(gè)回旋周期內(nèi)的縱向振蕩的次數(shù)為==√|0cos|22(2.25)圖2.2轉(zhuǎn)變能之下同步相位分別為/6和/3時(shí)的勢阱。Figure2.2Potentialwellwithsynchronousphaseof/6and/3belowtransitionenergy.2.2.1.2縱向運(yùn)動(dòng)的哈密頓量哈密頓力學(xué)是描述束流在相空間運(yùn)動(dòng)的重要工具。式2.18對應(yīng)的一個(gè)哈密頓量為=12022(Δ)2+2[coscos+()sin](2.26)式2.21對應(yīng)的一個(gè)哈密頓量為=1202+22[coscos+()sin](2.27)式2.26、2.27右側(cè)第一項(xiàng)可以看作是“動(dòng)能”項(xiàng)，第二項(xiàng)可以看作是“勢能”項(xiàng)。在加速足夠緩慢的情況下，哈密頓量可以看作是靜態(tài)的，同步運(yùn)動(dòng)滿足以下條件：=|12|=12||1(2.28)12

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]HIAF-BRing束團(tuán)合并過程中的束流負(fù)載效應(yīng)模擬[J]. 蔡付成,楊建成,夏佳文,殷達(dá)鈺,劉杰,申國棟,王耿,阮爽,姚麗萍,陳孝強(qiáng).  原子核物理評(píng)論. 2020(02)
[2]Two-plane painting injection scheme for BRing of HIAF[J]. Guo-Feng Qu,Wei-Ping Chai,Jia-Wen Xia,Jian-Cheng Yang,Heng Du,Zhong-Shan Li,Wen-Wen Ge,Wen-Heng Zheng,Peng Shang.  Nuclear Science and Techniques. 2017(08)
[3]Study of the beam loading effect in the CSNS/RCS[J]. 苑堯碩,李開瑋,王娜,入江吉郎,王生.  Chinese Physics C. 2015(04)
[4]中國散裂中子源/快循環(huán)同步加速器束流負(fù)載效應(yīng)的補(bǔ)償[J]. 李曉,孫虹.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(10)

博士論文
[1]HLS儲(chǔ)存環(huán)束流負(fù)載效應(yīng)和高頻系統(tǒng)相關(guān)問題的研究[D]. 黃貴榮.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3513472