12MeV直线感应电子加速器
医用直线加速器的日常维护和故障处理
医用直线加速器的日常维护和故障处理加速器是具有高压大电流真空器件（加速管、磁控管、闸流管）以及相应的大功率微波传输器件、复杂的控制保护电路的大型放疗设备，故障率相对较高。
为减少故障率，延长真空器件的寿命，并确保安全治疗，加速器的日常维护非常重要，根据其工作原理和笔者日常维护经验，总结出如下几点体会，供同行们参考：１机房要保持清洁、干燥如果机房灰尘较多，且比较潮湿（特别是南方的梅雨季节），极易引起高压打火，损坏部件，所以机房内应配备有除湿机、空调机，保证机房内的温湿度要求。
２定期更换冷水机内的冷却水每半年更换一次水系统的蒸镏水，清洗或更换过滤器，水路不通畅、水压低可导致加速器输出剂量率减少，影响磁控管、加速管（靶）的寿命。
３使用无水氟利昂（Ｆ１２）如果使用普通冰箱用的氟利昂，将降低波导的绝缘性能，会导致波导内频繁打火，加速管、波导和磁控管都可能因打火而损坏。
４定期记录机器的电气参数一些原始数据的记录，有助于提供机器稳定性检查，及时发现隐患。
主要的参数有：钛泵电流、加速管电流、加速管灯丝电流、加速管灯丝电压、磁控管灯丝电压、磁控管灯丝电流、磁控管电流及波形、充电电流波形及电流。
这些参数可作维修参考，并作为加速管、磁控管寿命判断依据。
５开关机应注意事项加速器开机上电，机器通过计算机自检完成后，将“待机／运行”开关打到“待机”位置，让机器在待机预热１０ｍｉｎ，开机预热有利于保护磁控管灯丝，增加机器的稳定性。
机器在待机预热１０ｍｉｎ后，可将运行预热改为１０ｍｉｎ，减少磁控管的损耗，但绝不能少于５ｍｉｎ（磁控管最小预热时间）。
预热完成后，可以按晨检模式，让加速器从重复频率较低处（１５０、１８０、２００、２２０）出束１００ｃＧｙ剂量，让磁控管逐步进入工作状态，同时可确定设备是否正常工作。
出束过程，如果出现高压过流停止出束，在清除联锁后，不要马上按出束键，等上１ｍｉｎ，或把重复频率（设置剂量率）减少。
加速器停止治疗，在关机之前应退回主选择模式，把“运行／待机”钥匙开关打到“待机”位置，等待１０ｍｉｎ后关机。
15MV医用电子直线加速器感生放射性影响分析
15MV医用电子直线加速器感生放射性影响分析王庆敏【摘要】对于电子能量大于10MeV的医用电子直线加速器,每次开机治疗完成后会产生感生放射性,可能对机房工作人员及附近公众产生辐射危害.本文对某医院15MV电子直线加速器运行后感生放射性进行量化,并由此估算可能对周围人员造成的辐射剂量.通过探讨,希望在对加速器产生的感生放射性影响评价时有参考意义.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2010(029)005【总页数】3页(P130-132)【关键词】电子直线加速器;感生放射性;影响分析【作者】王庆敏【作者单位】四川省核工业地质局分析测试中心,成都,610503【正文语种】中文【中图分类】X837近年来,随着癌症患者的日益增多,电子加速器被越来越广泛的应用于医疗领域,在给人们带来巨大裨益的同时,也给人们的工作、生活带来了潜在的辐射危害与风险。
对于能量大于 10MeV的电子加速器所造成的两种辐射危害是必须要考虑的：一种是瞬发辐射危害;另一种是缓发辐射危害,即感生放射性危害。
瞬发辐射仅仅存在于加速器运行时,易于被人们认识并加以屏蔽;而感生放射性在加速器运行或不运行时均存在,相对于瞬发辐射而言更具有隐蔽性,其危害也不容忽视[1]。
本文对某医院15MV电子直线加速器感生放射性进行了量化,并由此估算了可能对周围人员造成的辐射剂量。
通过探讨,希望在对加速器产生的感生放射性影响评价时有参考意义。
1 基本情况介绍某医院安装了一台西门子 PR IMUSH型电子直线加速器。
该加速器最大额定 X射线能量为15MV,最大Χ线剂量率 500cGy/min,最大电子线能量 18MeV,最大电子线剂量率 400cGy/min,靶材料为钨,年出束时间约 900小时。
2 感生放射性影响分析对于能量大于 10MeV的医用电子直线加速器,每次开机治疗时会产生感生放射性,它主要包括以下两个方面：①加速器结构材料的固态感生放射性：在加速器运行期间,由于有足够的结构屏蔽,由部件产生的感生放射性不会危害到屏蔽体外的人员。
核技术在环境中的应用
辐照去除(qù chú)无机污染物
▪ 辐射反应以还原反应为主，通过限制氧气含量而降低·OH的产额，提高·H和 eaq-的产生量，同时使用乙醇作为·OH自由基的消除剂，以阻止金属被重新 (chóngxīn)氧化。
（1）Hg+还原(huán yuán)
H2O eaq H OH H勇2 于 开H始2O，2 才 能H3找O到 成
辐射灭菌的优点：1.不会产生有毒的含氯有机物，2.辐照对于(duìyú)用氯难以杀 死的过滤性病毒有很好的消毒作用。3.兼用辐照灭菌还可以大大减少投氯量，在杀 灭微生物的同时，辐照还可以促进可能生成三卤甲烷的前体有机物（如：间苯二 酚、丙酮酸、4-氧基苯酚等）的分解。
第十六页，共80页。
辐照(fú zhào)去除无机污染物
第七页，共80页。
一、废气(fèiqì)处理
▪ 主要大气(dàqì)污染物：SOx与NOx
▪ 电子束照射法(EBA)脱硫脱硝：
▪ 20 世纪90年代俄罗斯科学院西伯利亚分院的核物理研 究所制造的加速器供应波兰和日本，用以净化烟雾。
▪ 波兰用俄罗斯生产的加速器净化劣质煤燃烧产生 (chǎnshēng)大量SO2与NOx 。
▪ 应用于环境 (30多年)：污染物治理和废弃物回用、杀菌
核分析(fēnxī)技术
第三页，共80页。
辐射技术
电离辐射
非电离辐射
电磁辐射
带电粒子射线 不带电粒子射线
X射线 射线
E>50eV
射线，+射线 电子束，射线，质子射线
氘核射线，重离子束 介子束等
第四页，共80页。
中子
电离辐射降解(jiànɡ jiě)机理
▪ 20世纪八十年代(niándài)，在全世界范围内有许多有关水 和废水辐射处理的基础研究和工业实践。
直线加速器.doc
1.1.1
X线能量：6MV、10MV
1.1.2
X线最大剂量建成深度：SAD=100cm, 10X10cm射野：6MV: 1.5 +/- 0.2cm 10MV: 35 +/- 0.2cm
1.1.3
X线百分深度剂量：水下10cm，SSD=100cm,10X10cm射野：6MV: 67.5% +/- 1.0% 10MV: 73 %+/- 1.0%
直线加速器
设备名称：图像引导、容积旋转调强直线加速器
一*
数量：图像引导、容积旋转调强直线加速器一套
二
医用加速器核心结构:
1.1
加速管
1.1.1
加速管类型：行波或驻波
1.1.3
加速管保用:无条件保用二十年。
1.1.4
加速管真空度：≤10-7Torr
1.2
电子枪
1.2.1
电子枪与加速管可分离，单独拆卸，便于维修。
3.3.4.7
床相对零位可以在加速器控制室内设定床相对零位,记录、显示并行床相对移动矢量
3.3.5
千伏级(KV)影像系统控制台可以在影像系统控制台上同时控制实时影像系统的图像
3.3.6
CBCT图像质量要求
3.3.6.1
图像空间分辨率≥10 LP/cm
3.3.6.2
CBCT重建图像分辨率,最大可达到1024x1024x16bits
系统接口
3.3.1.1
与加速器的接口当加速器上选定病人时，影像系统上也同时指向同一病人
3.3.1.2
与治疗床接口可将治疗床摆位修正矢量传送到治疗床，并可以在控制台自动控制床位置。
3.3.2
二维X线图像支持拍摄/处理静态kV级X线图像
直线感应加速器束心偏移轨迹的计算
直线感应加速器束心偏移轨迹的计算直线感应加速器是一种基于电磁感应原理的粒子加速器，通过在加速器中产生变化的磁场，使粒子受到电磁力的作用而加速。
束心偏移是指粒子束在加速器中的运动轨迹与设计轨道之间的偏离程度。
精确计算束心偏移轨迹对于加速器的设计和优化具有重要意义。
束心偏移轨迹的计算方法可以通过数学模型和电磁场分析来实现。
首先需要建立直线感应加速器的数学模型，包括粒子的初始位置、速度以及加速器的磁场分布等参数。
然后，根据电磁感应原理，计算粒子在磁场中受到的电磁力，并根据粒子的质量和加速度计算其运动轨迹。
最后，通过迭代计算，得到粒子束在加速器中的束心偏移轨迹。
在计算束心偏移轨迹时，需要考虑多种因素的影响。
首先是磁场的分布，不同的磁场分布会对粒子束的运动产生不同的影响。
其次是粒子的初始条件，包括位置和速度等参数。
这些初始条件将直接影响粒子束的运动轨迹。
另外，还需要考虑粒子之间的相互作用，例如空间电荷效应和束团的散焦效应等。
这些因素综合起来，将决定束心偏移轨迹的形状和变化规律。
为了实现束心偏移轨迹的计算，可以使用数值模拟方法，如蒙特卡洛方法或有限元方法等。
这些方法可以通过离散化空间和时间来模拟粒子束的运动，并通过迭代计算得到束心偏移轨迹。
同时，还可以利用计算机仿真软件，如MATLAB或CST等，来进行计算和分析。
束心偏移轨迹的计算结果可以用于加速器的设计和优化。
通过分析束心偏移轨迹的形状和变化规律，可以确定加速器中的磁场分布和粒子束的初始条件，以实现更稳定和高效的加速效果。
此外，束心偏移轨迹的计算还可以帮助研究人员理解粒子在加速器中的运动规律，为粒子物理研究提供重要参考。
直线感应加速器束心偏移轨迹的计算是一项关键的任务，对于加速器的设计和优化具有重要意义。
计算束心偏移轨迹需要考虑多种因素的影响，包括磁场分布、粒子初始条件以及粒子之间的相互作用等。
通过数值模拟和计算机仿真等方法，可以得到束心偏移轨迹的准确结果，并为加速器的性能改进提供重要参考。
10MeV系列电子直线辐照加速器
10MeV系列电子直线辐照加速器一、项目介绍用电子加速器产生的高能电子束照射可使一些物质产生物理、化学和生物学效应，并能有效地杀灭病菌、病毒和害虫。
这一技术已被广泛应用于工业生产中的材料改性、新材料制作、环境保护、加工生产、医疗卫生用品灭菌消毒和食品灭菌保鲜等。
它同钴源辐照一样，具有常温、无损伤、无残毒、环保、低能耗、运行操作简便、自动化程度高、适宜于大规模工业化生产等特点。
与钴源相比，其最大优点是辐照束流集中定向，能源利用充分，辐照效率高，不产生放射性废物。
随着钴源售价的飞涨、废源处理费用的上升，电子加速器辐照装置具有明显的价格和经济优势。
用能量为l0MeV的高功率电子加速器建设高能电子辐照中心，在发展辐照加工产业的同时，开展辐照工艺和辐照新领域的研究，在国内外都是一项极具挑战和开拓性的工作，具有明显的社会经济效益和不可估量的潜在价值，是目前国际上倍受关注的高科技领域之一。
主要涉及领域有：1）医疗卫生用品的辐射灭菌适用的医疗卫生用品灭菌消毒的种类很多，包括金属制品、塑料制品、棉织品、一次性使用的高分子材料医疗用品等上千种，中西药和化妆品也都可以采用辐射消毒灭菌。
辐射消毒灭菌要比常规的ETO等化学消毒法具有更多优点：辐射消毒灭菌的处理是在常温下进行的，适用于对热敏感的塑料制品、生物制品和药物。
辐射穿透能力强，杀菌均匀彻底，能够辐照密封包装物，杀死内部的微生物，延长货架寿命和储存期。
能耗低、无残留、无污染；辐射灭菌速度快，可连续作业，适合于大规模加工。
加工易于控制，一旦加工参数（剂量）确定，时间便是唯一可调因素，不像其他方法需同时控制很多因素。
2）食品辐照加工------保鲜和储存食品辐照的保藏方法与其他方法相比有许多优点：可以杀菌消毒，降低食品病原菌的污染；食品辐照的处理是在常温下进行的，特别适用于要保持原有风味的食品和含芳香性成份的食品的杀菌和消毒；能耗低，无毒物残留，无污染；辐照新鲜果蔬食品可以抑制生长发芽、杀虫灭菌、延长保鲜期，防止腐烂、减少损失。
医用电子直线加速器的验收
寰 １
机械 准直器机械等 中心精度
准直器角度刻度精 度 机架机械等 中心精度
机架角度刻度精度 床旋转等 中心精度
３基砷．Ｉ施的验收 ５．１机 房辐 射 防护 设施 主屏蔽 墙、次屏 蔽墙 、防 护门、中子防护、强排 每小时 换气量 及 各进 出风 口位 置
５．２穿墙 线管 空调 、排风、水、电、气 、检测所需预留线路 ５．５机房环境 防护 温度、湿度，防尘、电磁场、水路、电路、设备安装所需预埋件 （激 光灯、吊装件）
医疗设备的验 收是医疗设备全过 程技术管理的重要 组成部分， 是确保医疗设备质 量和及时安全投 入使 用的核心环节。医用电子直线 加速器的验 收是指临床医学工程人员和放射 治疗物 理师依据相关 国 家标准文件，对购进的设备从外部包装、资料文件、配件数 量、基础设施、 安装调 试、竣工后的检测等各个方面进行验 收测试 ，检测设备的各项 技术 指标是 否达到国家相关标准及厂家提供的标准 。
５．４安装 基础 混 凝 土 基 座 ４安 装 阶 段 的验 收 关键环节的参与、干预和精度控制。
（１）底座的安装调试。 （２）立 主机 。机架、小机头和床的等中心调节。 （３ 叶准直器多 叶准 直器与主准直器的匹配 要Ｕ位精度重 复性。 （４）机 载影像 系统。机载影 像系统的 初始化校 准。机 载影像 系 统中心与加速器的中心校准，几何中心和影像中心的校 准。 （５）机 械中心轴和束流 中心轴的检测调解。 （６）束流参数 的调 节。能量、平坦度、对称性 。 ５安麓完成后的 收 医用电子直线加 速器安装 完成之 后，根据 国家标准和加 速器的 性能指标 ，对加速器逐一进行仔细 精确的检测。《放 射治疗机房设计 导 则 》ＧＢ／Ｔｌ７８２７—１９９９、《放 射 卫 生 防 护 基 本 标 准 》ＧＢ４７９２－８４、《医 用电子加速器卫生 防护标准》ＧＢＺ１２６－２００２、《医用电气设备第一部 分：通 用安 全要求》ＧＢ９７０６．１和 《医用电气设备能量为 １－５０ＭｅＶ医 用电子加 速器专用安 全要求》ＧＢ９７０６．５－９２对 医用电子加速 器治疗 室 的 防 护 、安 全 要 求做 了 详 细 规 定 。《医 用 电子加 速 器 性 能 和 试 验 方 法 》 ＧＢ１５２１３－９４规定了医用电子加 速器性能和试验方法 ，该标准 等效采 用国际 标准 ＩＥＣ９７６《医用电子加速器性能》和 ＩＥＣ９７７（（１－５０Ｍｅｖ医 用电子极速器性能到则》。（《医用电子加速器验收试验和周期 检验 规程》 ＧＢ／Ｔ １９０４６－２０１３成为医用电－于力口速器验收检测的最新标准 。
科技成果——HM-J-16-I型医用电子直线加速器
科技成果——HM-J-16-I型医用电子直线加速器
技术开发单位江苏海明医疗器械有限公司（中船重工集团公司第七二三研究所子公司）
技术概述
根据患者的治疗计划对患者进行摆位，确定照射部位、射线类型和能量、照射剂量等输入控制台，然后启动设备照射。
设备收到控制台指令后，启动脉冲调制器高压，分别供给磁控管和电子枪。
磁控管产生的微波经微波系统调节控制后注入到加速管，在加速管内建立加速场。
电子枪受到高压激励后发射电子，在控制系统的控制下注入到加速管。
注入加速管的电子由微波加速场沿加速管轴向进行加速，期间，发散的电子在聚焦磁场的作用下会聚到加速轴上，直到加速管出口。
从加速管出射的高能电子通过导向系统进行方向调节后，进入偏转系统，在偏转系统的作用下以适当的角度进入辐射治疗头。
辐射治疗头根据预先的设定对进入的高能电子进行各种处理，例如是否打靶转换为X射线，均整度处理，辐射野限制，剂量控制等。
经辐射治疗头处理的射线射入躺在治疗床上患者的指定部位，进行治疗。
在设备运行的过程中，各控制系统通过多种方式对设备的参数进行采样、控制，确保设备工作在预定的状态上。
先进程度国内领先
技术状态批量生产、成熟应用阶段
适用范围本产品产生X射线和电子线，对病人的实体恶性肿瘤进行照射，从而达到消除或减小肿瘤的目的。
获奖情况中国船舶重工集团公司科学技术一等奖、江苏省科学技术三等奖、中国技术市场协会金桥奖。
主要技术指标
专利状态授权国防发明专利5项，授权发明专利20项，授权实
用新型21项，受理发明专利7项，受理实用新型4项。
预期效益混合所有制改造后3年内实现10000万元的销售收入，净利润1500万元。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3国防科技基础研究基金资助课题。
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,硕士,副研究员。
12M eV 直线感应电子加速器石金水 丁伯南 邓建军 何 毅 李 劲 戴光森 文 龙 曹国高(中物院西南流体物理研究所,成都523信箱56分箱,610003) 摘要 12M eV 直线感应电子加速器(L I A )是经10M eV L I A 能量升级和系统改进而来,该机通过在10M eV L I A 加速末端续接四个加速组元并调整脉冲功率系统,将输出的电子束的能量升级至12M eV ;同时,重新设计的输运磁场分布及聚焦系统更趋于合理,使经10M eV L I A 升级和改进后的12M eV L I A ,打靶电子束能量达到12M eV ,束流约2.6kA ,脉冲半高宽约89n s ,焦斑约4mm 。
关键词 直线感应电子加速器(L I A ) 脉冲功率 束输运和聚焦 直线感应电子加速器是六十年代发展起来的一种新型加速器,它能产生强流、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大量串接获得所需要的能量。
由于L I A 具备这些优越性能,因而受到许多国家的重视,美国、法国、俄罗斯、日本已先后建成多台直线感应加速器[1～6],并已广泛地应用于闪光X 射线照相、辐照效应、自由电子激光、粒子束聚变、高功率微波等研究领域。
本文所介绍的12M eV L I A 是从1994年3月开始,在10M eV L I A (1994年研制成功)[7]基础上进行能量升级和系统改造而来。
其具体的设计指标要求为:加速电压12M V ;打靶束流≥2kA ;束流脉宽约60n s ;打靶束焦斑直径≤6mm 。
1 加速器系统简介 12M eV L I A 主要由脉冲功率系统、注入器、加速段、束输运和聚焦系统、控制监测系统及真空、油、水、气等辅助系统构成,主体概貌如图1所示。
脉冲功率系统的功能是将220V 、50H z 的市电转变成一组高压脉冲供给加速组元,可分为脉冲功率调制系统和触发系统。
调制系统是M arx 2B lum lein 形成线功率压缩系统(具体参数参见文献[7]),图2是其功率调制示意图。
触发系统将触发指令脉冲放大成符合触发要求的高压脉冲按预定时间分送到M arx 开关和主开关,使所有M arx 发生器和B lum lein 主开关精确地按照预定时间动作。
注入器采用天鹅绒阴极、带钨网阳极的二极管,可产生1M eV 、10kA 、90n s (FW HM )、亮度为108 (rad 2m )2的强流脉冲电子束,该电流被阳极孔准直后,约2.8kA 进入束传输管道。
加速段包括32个加速组元,每个加速间隙提供90n s (FW HM ),360kV 的高压脉冲,图3显示的是加速组元剖面示意图。
束的传输和聚焦采用螺线管线圈,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‰)连续可调的恒流。
螺线管产生的峰值磁场可达0.6T 。
图4第9卷 第4期强激光与粒子束V o l.9,N o .4 1997年11月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM SN ov .9,1997 F ig.1 T he layou t of the12M eV L I A图1 12M eV L I A概貌F ig.2 T he p rocess of pow er modu lati onfo r the12M eV L I A图2 12M eV L I A功率调制示意图F ig.3 T he secti on of an accelerati on2cell图3 加速组元剖面示意图F ig.4 (a)T he schem atic of a len s(b)Its ax ial m agnetic field m easu red on the ax isof sys mm etry z fo r a co il cu rren t of380A图4 聚焦螺线管的结构示意图及其轴向磁场分布是聚焦螺线管的结构示意图及其轴向磁场分布。
2 调试及结果 调试主要是优化脉冲功率系统、束输运和聚焦系统的工作状态。
2.1 脉冲功率系统的调试 根据10M eV L I A的运行状况[7],要满足12M eV L I A的加速电压设计指标,仅简单地续接四个加速组元,加速电压只能达到11.3M V,若要达到12M V,则每个加速腔电压至少要增加30kV。
这不但增加了加速腔的压力,而且对M arx发生器、主开关、触发系统等提出了更高的006强激光与粒子束第9卷要求。
考虑不增加M arx 发生器、 级发散开关数量[8],必须对脉冲功率系统的布局重新调整。
M arx 1、2、3、4对前28个B lum lein 线供电(负载均分),M arx 5对后8个B lum lein 线供电,这样使负载分配更合理,有利于系统的调试。
此外,电子束逐个通过32个加速组元获得能量递增,所获能量的峰值大小及散度决定于脉冲功率系统36个主开关与电子束的同步性能。
已有的理论计算及实验研究表明(邓建军,10M eV L I A 调试研究,内部资料),开关同步性越高,即开关抖动越小,对束的调试越有利。
为解决这些问题,在实际调试中,采取了以下措施:(1)研制了一台可靠、稳定的高压同步脉冲触发装置,取代原有的高压脉冲增强器。
(2)为保证加速电压与电子束同步,减小能散度,提高束输运效率,重新调整所有触发电缆的电长度及M arx 发生器对水介质B lum lein 线的充电电感。
(3)兼顾整机运行的稳定性,通过合理调整开关气压等措施,将主开关的抖动限制在5n s 以内。
最后稳定运行的典型加速电压显示在图5中。
2.2 束输运和聚焦系统调试2.2.1 束输运系统 12M eV L I A 束输运线长约20m ,在束传输过程中,如何有效地避免和解决束的横向运动是调试成败的关键[9]。
束包络半径的振荡 在单个螺线管内,(ΒΧ)’≈0,束包络方程由下式给出R "(z )+(k 2c 4-k 2s )R (z )-Ε2n (Β2Χ2R 3)=0(1)这里,R (z )是均方根束半径;Χ是相对论因子;k c =e B ΒΧm c 是电子回旋波数;e m 是电子荷质比;B 是螺线管产生的轴向磁场;c 是光速;k 2s =2I I 0Β3Χ3R 2,I 是束流,I 0=m c 3e ;Εn 是归一化发射度。
由于腔电压的提高,电子束在束线上的能量递增与10M eV L I A 有所不同,由(1)式可知,不合适的磁场,将引起发射度的增加及加剧束包络半径的振荡,从而引起束碰壁损失,这样,整个输运磁场布局需重新调试。
实验中,利用束线上安装的10组束流及位置监测装置,逐个调节54个螺线管线圈的励磁电流,获得最佳的匹配磁场,直至加速器末端输出束流最大,脉宽最宽,空间散度最小。
F ig .5 T yp ical accelerati on vo ltage图5 典型的加速电压F ig .6 T he distribu ti on layou t of focu sing system图6 聚焦系统布局示意图 Co rk screw 运动 当束轴和磁轴不一致时,如果一束电子在x 2z 平面内以Α倾角通过磁轴时,则其下游的质心轨道为[10]x (z ,t )=(sin Α k c )sin [k c z -k c z ∃Χ(t ) Χ0]y (z ,t )=(sin Α k c )[1-co s (k c z -k c z ∃Χ(t ) Χ0)](2)106第4期石金水等:12M eV 直线感应电子加速器这里,∃Χ(t) Χ0表示电子束的能散度。
这种运动称之为质心的螺旋运动(Co rk screw),它会造成束脉冲期间束质心位置的偏移,当偏心量足够大时,也会引起束流碰壁损失,同时它还会造成焦斑的畸变。
为尽可能地减少该运动所带来的不利影响,我们首先采用光学经纬仪对束管道几何轴进行了精确的对中;调试中,调整阴阳极面的相对位置,减小电子束的初始入射角,即减少Co rk screw运动的幅度;同时,脉冲功率系统所采取的有效措施,尽可能地减小了∃Χ(t) Χ0。
BBU 与10M eV L I A一样,束输运磁场选择合适时,在12M eV L I A运行中未观察到明显的BBU现象。
2.2.2 聚焦系统 鉴于原有的布局漂移区间过长及SL1与SL3间的连惯性较差[11],对聚焦系统重新进行了设计,其布局如图6所示。
实验结果表明,该布局更为有效。
2.3 打靶束流的典型结果 表1给出的是稳定性考核实验连续十发的实验结果。
图7、图8和图9分别是典型的打靶束流及其质心位置、电子束打靶后靶面的破坏情况和采用阴影法所获得焦斑照片黑密度分布曲线。
表1 连续十发实验结果 Table1 The results of the con ti nuous10-shots exper i m en tsSho t N o.V M V I kApulsew idth nscharge ΛC51912.002.6489205 52012.012.5589205 52111.992.6689217 52211.992.689215 52312.012.489207 52412.062.6489214 52512.022.6289211 52612.022.6789223 52712.092.5289197 52812.012.6989218F ig.7 T yp ical targeting cu rren tand its cen tro id disp lacem en t图7 打靶束流及质心位置206强激光与粒子束第9卷F ig .8 T he bu rn m ark of repeatedexperi m en ts on the target图8 靶面破坏情况表2 10M eV L I A 与12M eV L I A 各项性能指标对比Table 2 Co m para i ng of perfor mance param etersfor the 10M eV L I A and 12M eV L I A10M eV L I A12M eV L I Aenergy M eV 10.312.1beam kA2.12.6pu lsew idth n s 7089spo t size mm4～6～4F ig .9 T he b lack in ten sity cu rve of the spo t size图9 焦斑黑密度分布曲线3 结 论 较之10M eV L I A ,12M eV L I A 整机性能,无论是稳定性,还是打靶束的结果,均有较大提高,表2列出了10M eV L I A 与12M eV L I A 各项性能指标的对比。