12MeV直线感应电子加速器.pdf

第9卷第4期
强激光与粒子東
Vol 9.No4
1997年11月
H IGH POWER LA SER AND PARTILE BEAM S
Now9.1997
1?MeV直线感应电子加速器
石金水丁伯南邓建军何殺李劲戴光森文龙曹国高
中物院西南流体物坦研究所,成都523信箱56分箱,610003)
摘要12MeV直线感应电子加速器①A)是经1 Mev L A能量升级和系统收进而米,该
机通过在1 M CV L A加速末端续接四个加速组元并调整脉冲功率系统,将输出的电了的能
量升级不1McV;同时,軍新设计的愉运燃场分布及聚焦系统更趋」合理,使经10MvLA升
级和改进后的12 M ev L A,打靶电子束能量达到1MeV,束流约26kA,脉冲半高宽约89ns,焦
斑约4mm
关健词直线感应电子加速器(LA)脉汕功率宋输运和聚焦
直线感应电子川速器是六上年代发展起米的种新型加速器,它能产牛强流、高亮度、低
能散度的高品质电子束,而部件式结构的特点使它可人量串接获得所需要的能量。由于LA
貝备这些优越性能,因而受到许多国家的重视,美国、法国俄罗断?本已先后建成多台直线
感应加速器?,并已广泛地应用于闪光ⅹ射线照相、辐照效应応自出电了激光、粒了朿聚变、
高功率微波等研究领域。
本文所介绍的1 M ev L A是从1994年3月开始,:1 M ev L A(1994年研制成功)?基础
上进行能量升级和系统改造来。其具体的设计指标要求为:加速电压12MV;打靶東流≥
2kA;束流脉宽约60ns:打靶束焦斑自径≤nm
加速器系统简介
1 M ev LA主要巾脉冲功率系统、注入器川速段東输运和聚焦系搾监测系统及
真空、汕、水、气等辅助系统构成,主体概貎如图1所小示
脉汕功率系统的功能是将22(V、50Hz的市电转变成一组高床脉汕供给加速组元,可分为
脉冲功调制系统和触发系统。调制系统是 M arx-b u e in形成线功率压缩系统(具体参数参
见文献[7]),图2是其功卒调制示意图。触发系统将触发指令脉沖放人成符合触发要求的高压
脉按预定时问分送到Marx开关和主开关,使所有Marx发生器和 B lum lein主开关精确地
按照预定吋间动作。
注入器采用犬鹅绒阴极、带鸺?阳极的二极管,可产生Mev、10kA、90ns(HWHM)、亮度
为10/(radm)2的强流脉冲电子朿,该电流被阳枚孔准直后,约28kA进入朿传输管道。
加速段包括32个加速组元,每个加速间隙提供90ns(FWHM),360KV的高压脉,图3显
示的是加速组元而示意。
朿的传输和聚焦采用螺线管线圏,该系统包括54台恒流励磁电源和54个螺线管线圈。每台
电源可提供50~500A(稳定度≤3%)连续调的恒流。螺线管产生的峰值磁场叮达Q6T。图4
国防科技础研究基金资课题。
1996年11月25日收到原稿,1997年10月29日收到修改稿。
石金水,男,1964年4月出生,硕:副研究员。
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600
强激光
粒子束
第9卷
gap
Bu
7.5s
O. C PS
console
50HZ
Fig 2 The proccss of pow cr modu lation
The layout of the 1A cv L A
for the IM CV L A
图11McVL坠概貌
图21?MeI.A功率调制示意图
ballast resista
46756
lasky insulator
gap
solenoid
e
oil
b
vaccum
Fig 4 (a)Thc scham atic of a lcn
( b) Its ax ial m agnctic ficld m casurcd on the ax is
F ig 3 The secton of an acceleralbn-cell
of systm ctry z for a co il currcnt of 380A
3加速组元剖面示意图
图4聚焦螺线管的结构小意图及其轴向磁场分布
是聚焦螺线管的结构示意图及其向磁场分布。
2调试及结果
调试主要是优化脉冲功率系统東输运和聚焦系统的工作状态。
21脉冲功率系统的调试
根据1 M ev L A的运行状況?,要满足1 M ev L A的加速电压设计指标,仅简单地续接
四个加速组元,加速电圧只能达到11MV,若要达例1NMV,则每个加速腔电爪至少要增加
30kV。这不但增加了加速腔的压力,而且対Marx发生器、主开关、触发系统等提了更高的
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