近代物理所研制的強(qiáng)流重離子連續(xù)波IH-DTL加速器成功出束
7月20日,近代物理研究所自主設(shè)計(jì)研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)高電荷態(tài)強(qiáng)流重離子連續(xù)波(CW)漂移管直線(xiàn)加速器(IH-DTL)成功出束,輸出能量為293.1keV/u。這表明我國(guó)對(duì)IH-DTL類(lèi)型的加速器技術(shù)研究取得重大進(jìn)展。
IH-DTL直線(xiàn)加速器是一種強(qiáng)流強(qiáng)子直線(xiàn)加速器,具有加速效率高、束流品質(zhì)好、結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此,在國(guó)際上經(jīng)常作為高能同步環(huán)形加速器的直線(xiàn)注入器,而國(guó)內(nèi)尚無(wú)成功運(yùn)行此類(lèi)型加速器的經(jīng)驗(yàn)。
近代物理所IH-DTL加速器的研制工作從2010年初開(kāi)始,經(jīng)過(guò)選型調(diào)研、物理總體設(shè)計(jì)、高頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)械整體設(shè)計(jì),于2015年10月完成加工組裝,同年11月經(jīng)過(guò)機(jī)械檢測(cè)和低功率測(cè)試,于12月初完成高功率老煉實(shí)驗(yàn),腔體饋入功率達(dá)到17.7 kW。2016年7月20日,通過(guò)離子源、低能束線(xiàn)LEBT、四桿型RFQ加速器、中能傳輸線(xiàn)MEBT和IH-DTL加速器及束診系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試,在連續(xù)波運(yùn)行模式下,引出16O5+束流,IH-DTL腔體出口處測(cè)到的束流能量為293.1keV/u(見(jiàn)圖1),初步達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
連續(xù)波IH-DTL加速器是近代物理所強(qiáng)流重離子直線(xiàn)加速器中高能段的主要組成部分(如圖2所示),由兩段IH-DTL加速器組成。第一段注入能量143keV/u,輸出能量296keV/u。第一段IH-DTL順利出束,初步證明近代物理所已經(jīng)掌握了該類(lèi)型加速器的物理設(shè)計(jì)、高頻加速腔研制等諸多關(guān)鍵核心技術(shù)。同時(shí)該加速器子系統(tǒng)離子源、高頻、電源、束診等均采用國(guó)際加速器裝置廣泛應(yīng)用的EPICS分布式系統(tǒng)控制,證明近代物理所加速器系統(tǒng)已全面掌握基于EPICS架構(gòu)的加速器調(diào)試、診斷、運(yùn)行的控制方法,這為“十二五”重點(diǎn)項(xiàng)目HIAF建設(shè)奠定了良好的工程經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)基礎(chǔ)。
圖1 (a) IH-DTL腔體出口BPM5(藍(lán)色曲線(xiàn))與BPM6(黃色曲線(xiàn))信號(hào),利用飛行時(shí)間法確定其加速能量為293.1keV/u;(b) IH-DTL腔體加速16O5+束流橫向剖面測(cè)量曲線(xiàn)。
圖2 近代物理所強(qiáng)流重離子直線(xiàn)加速器DTL段
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