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中国原子能科学研究院的回旋加速器实验室一直以来致力于回旋加速器的设计研究,对回旋加速器的理论设计和工程技术已经有了长期研究积累和实践经验。众所周知,螺旋偏转板是回旋加速器注入系统中的一个重要部件,我院回旋加速器实验室曾经在比利时研究成果的基础上以及核工业科学研究基金的资助下,成功设计出适合我们的30MeV回旋加速器磁场的螺旋偏转板,但是这个偏转板两个电极板之间的距离是固定的,结构比较简单,对于其光学特性、空间电荷效应、传输性质等都没有作进一步的研究。 目前我院回旋加速器发展方向是强流回旋加速器,无论是强流回旋加速器中心区实验装置,还是串列升级中100MeV回旋加速器,磁场都和原来30MeV的磁场不同,这就需要我们重新设计新的螺旋偏转板。同时对于紧凑型强流加速器而言,在中心区静态相空间一定的情况下,详细研究偏转板的光学特性与注入输运线的其他元件相互配合,从而使得注入束流的光学特性与中心区下功能匹配是提高这类回旋加速器束流强度的关键技术之一。随着束流流强的提高,束团内部各粒子之间的相互作用以及束团之间对粒子的影响也逐渐增大,特别是当束流能量比较低的时侯,螺旋偏转板更是一个束流损失的主要部件。因此,加强螺旋偏转板的光学特性和空间电荷效应的研究,对于提高“串列加速器升级工程”中100MeV强流回旋加速器的束流品质,减少束流损失,提高束流传输效率都有很重要的意义。 从以上涉及的各种问题出发,本文对螺旋型静电偏转板的光学特性、空间电荷效应、传输性质等方面做了更为细致的阐述。目前我们已经独立完成了中心区实验装置螺旋偏转板的设计,已经掌握了一些关于螺旋偏转板光学特性的规律,而且通过修改计算螺旋偏转板的源程序,计算出了不同束流强度对于螺旋偏转板束流传输的影响。TRACE3D已经用于许多强流输运系统的光学匹配设计,但不能处理螺旋型静电偏转板这样结构特殊的光学元件,为此,我们把螺旋偏转板的传输矩阵加入到程序TRACE3D中,使得TRACE3D可以匹配从离子源的引出口到螺旋偏转板出口的光学特性。通过这种方法,修改了注入输运线各个元件的参量,从而实现了对于束流注入的优化,以提高束流的传输效率,降低中心区的束流损失。 通过上面的这些计算以及结论,为设计螺旋偏转板提供了参考,同时也找到了一中国原子能科学研究院硕士学位论文种比较好的匹配束流办法。关键词:注入系统螺旋偏转板光学特性空间电荷效应匹配