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用于加速器中子源的斩束器研究与设计

潘文龙 李海鹏 王盛 苏浩泉 朱颉

潘文龙, 李海鹏, 王盛, 等. 用于加速器中子源的斩束器研究与设计[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202638.250164
引用本文: 潘文龙, 李海鹏, 王盛, 等. 用于加速器中子源的斩束器研究与设计[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202638.250164
Pan Wenlong, Li Haipeng, Wang Sheng, et al. Research and design of chopper for accelerator neutron source[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202638.250164
Citation: Pan Wenlong, Li Haipeng, Wang Sheng, et al. Research and design of chopper for accelerator neutron source[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202638.250164

用于加速器中子源的斩束器研究与设计

doi: 10.11884/HPLPB202638.250164
基金项目: 国家自然科学基金项目(12105214)
详细信息
    作者简介:

    潘文龙,672026483@qq.com

    通讯作者:

    李海鹏,lihaipeng@xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL503.3

Research and design of chopper for accelerator neutron source

  • 摘要: 针对应用于硼中子俘获治疗的加速器中子源的束流偏转问题,本文为其低能束流传输线部分设计了一套斩束器,通过理论计算与软件模拟,验证方案的可行性。为了解决斩波器电场强度不均匀问题,引入圆弧电极设计结构,微波工作室(CST studio suite)模拟仿真表明其具有更好的电场分布均匀性。发展了基于Python程序的CST与Tracewin联合束流动力学模拟,结果表明设计的斩波器能够高效率地实现束流偏转功能,设计方案具有良好的实际应用价值和意义。
  • 图  1  静电式斩束器结构示意

    Figure  1.  Schematic diagram of electrostatic chopper structure

    图  2  斩束器电场强度矢量图

    Figure  2.  Vector diagram of electric field strength of chopper

    图  3  斩束器横向电场强度分布曲线图

    Figure  3.  Transverse electric field intensity distribution curve of chopper

    图  4  横向电场变化与曲率半径关系图

    Figure  4.  Relationship diagram between transverse electric field variation and curvature radius

    图  5  圆弧极板斩束器横向电场强度分布曲线图

    Figure  5.  Horizontal electric field intensity distribution curve of circular arc plate chopper

    图  6  圆弧极板斩束器电场强度矢量图

    Figure  6.  Vector diagram of electric field strength for arc plate chopper

    图  7  斩束器作用下束流包络图

    Figure  7.  Beam envelope diagram under the action of chopper

    图  8  斩束器作用下束流偏转相图

    Figure  8.  Phase diagram of beam deflection under the action of chopper

    图  9  圆弧极板斩束器作用下束流包络图

    Figure  9.  Beam envelope diagram under the action of arc plate chopper

    图  10  平行极板斩束器作用下束流偏转相图

    Figure  10.  Phase diagram of beam deflection under the action of parallel plate chopper

    图  11  圆弧极板斩束器作用下束流偏转相图

    Figure  11.  Phase diagram of beam deflection under the action of arc plate chopper

    图  12  斩束器电压波形图

    Figure  12.  Voltage waveform diagram of the beam chopper

    表  1  束流参数

    Table  1.   Parameters of beam current

    E/keV I/mA duty/% ε/(π·mm·mrad) α β/(mm·π−1·mrad−1)
    35 30 100 0.20 −2.0 0.15
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-06-07
  • 修回日期:  2025-12-28
  • 录用日期:  2025-12-16
  • 网络出版日期:  2026-01-15

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