中国工程物理研究院科学技术发展基金(2013A0402018)
- 作品数：11 被引量：11H指数：2
- 相关作者：夏连胜张篁刘毅章林文石金水更多>>
- 相关机构：中国工程物理研究院北京大学西南科技大学更多>>
- 发文基金：中国工程物理研究院科学技术发展基金国家自然科学基金博士科研启动基金更多>>
- 相关领域：核科学技术电子电信电气工程理学更多>>
- 低能质子束脉冲踢束器的物理设计被引量：1
- 2013年
- 电子回旋共振(ECR)质子源产生的脉冲质子束脉宽通常在ms或亚ms量级,高梯度加速结构要求注入的质子束脉宽为100ns或更短,需要一个脉冲踢束器将大部分不需要的束流踢开,留下所需的短脉冲质子束。设计的踢束器采用静电偏转方法,针对在研ECR质子源的束流参数,设计了脉冲踢束器的结构尺寸,使用ANSYS软件计算了踢束器的静电场分布情况,利用软件内置的CMATRIX宏提取了结构电容的数据,给出了对脉冲踢束电源的参数要求,讨论了踢束脉冲上升沿和产生的束流脉冲上升沿的对应关系。
- 张篁朱隽任海涛夏连胜章林文彭士香刘克新
- 关键词：质子源静电场计算电容计算脉冲电源
- 绝缘微堆质子直线加速器关键技术研究进展
- 2015年
- 基于绝缘微堆技术的直线加速器由于其能够实现较高的粒子加速梯度,尤其在质子加速及肿瘤治疗领域的优势得到高度关注。目前该种加速器处于研发阶段,有一系列技术和工程问题有待解决。介绍了课题组在过去的两年里围绕建立一台1 MeV质子注入器原型样机在固态脉冲功率系统、绝缘微堆及质子束源等方面取得的研究进展。实现了耐压梯度接近20 MV/m的环形绝缘微堆样品,样品内径30 mm,外径50mm,厚度15mm,基本达到设计要求;固态脉冲功率系统实现了光导开关多路稳定工作模式,开关直流偏置耐压达到20kV,采用激光二极管触发同步系统在15路同步时实现了低于1ns的抖动,输出300kV的电压脉冲,输出电压脉冲宽度10ns;进行了低能质子加速束流动力学的初步分析和模拟工作,模拟结果表明采用微堆结构可以实现质子束的有效加速和传输。
- 章林文夏连胜谌怡何佳龙王卫刘毅张篁朱隽陈思富石金水邓建军
- 关键词：介质壁加速器
- 脉冲形成线用CaO-TiO_2-Al_2O_3基介质陶瓷介电性能
- 2016年
- 设计了一种脉冲形成线用新型CaO-TiO2-Al2O3 基介质陶瓷体系,采用传统固相法通过优化组分和制备工艺,调控材料的微结构,获得了介电性能优异的介质陶瓷.其介电常数在15～35之间可调,介电损耗小于0.002,频率稳定性好.在厚度为1mm 时,介电强度高达50kV/mm.研究了厚度对CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷介电强度的影响规律,当厚度从1mm 减小到0.1 mm 时,介电强度呈非线性增大,从50kV/mm（1mm 厚样品）提高到92kV/mm（0.1mm 厚样品）,可见,CaO-TiO2-Al2O3 基介质陶瓷的电击穿与其机械损坏具有相似性.结合CaO-TiO2-Al2O3 基介质陶瓷的化学组分和微观结构,CaO-TiO2-Al2O3 基介质陶瓷优越的电击穿特性可以用弱点击穿理论解释.
- 陈莹董显林张文斌李鑫江峰谌怡刘毅夏连胜王根水石金水
- 关键词：脉冲形成线介质陶瓷介电性能介电强度
- 介质壁直线加速器加速单元间的电路耦合及解耦
- 2016年
- 中国工程物理研究院流体物理研究所研发的介质壁直线加速器是基于固态脉冲形成线、GaAs光导开关和高梯度绝缘介质壁三项关键技术的新型直线脉冲加速器。在加速器调试阶段,测量出获得加速的质子束流能量远低于预期值,在排除功率源负载能力因素之后,发现脉冲功率源因连接回路引起的电路耦合效应是导致束流能量低的主要原因。基于介质壁直线加速器加速单元放电回路结构的分析,确认了加速单元之间的电路耦合的必然性。并通过测量回路电流,研究了几种不同工作模式下的电路耦合效应。结合电路耦合的特点,给出了两种基于磁芯隔离的解耦方法,并测量了这两种方法的解耦效率。
- 谌怡张篁刘毅王卫叶茂夏连胜石金水章林文邓建军
- 关键词：电路耦合解耦
- 层叠Blumlein纳秒脉冲形成线设计与实验被引量：4
- 2014年
- 研究了一种结构紧凑型的多级层叠Blumlein纳秒脉冲形成线,从理论上分析了放电时回路各分布参数对层叠Blumlein脉冲形成线输出电压的影响,并利用PSpice模拟验证了各分布参数对层叠Blumlein脉冲形成线输出结果的影响,发现开关的导通电阻是制约输出电压幅值的主要因素,开关的分布电感对输出波形的影响大于负载分布电感的影响,基于时域有限差分法原理,利用XFDTD软件模拟了两级层叠Blumlein线的电磁耦合效应。开展了多级层叠Blumlein脉冲形成线实验,结果表明,基于陶瓷固态传输线和GaAs光导开关的层叠Blumlein脉冲形成线能够实现输出电压叠加,可用于产生ns量级脉宽的脉冲高压。
- 谌怡刘毅王卫夏连胜张篁朱隽石金水章林文
- 关键词：脉冲功率技术GAAS光导开关
- 介质壁加速腔加速结构优化
- 2016年
- 为了在介质壁加速器中增大轴向加速电场,提高加速梯度的同时抑制径向电场对束包络的扩张,提出了在每个加速电极上添加金属栅网结构。采用基于粒子云网格方法的电磁粒子模拟软件对不加栅网与添加栅网的电极结构进行了数值仿真,分析了不同结构下加速管道中的电场分布和束包络变化。通过实验对比了两种不同结构下经过相同的加速长度获得的粒子能量。结果表明:添加金属栅网结构相对于不加栅网的金属小孔式结构,轴向加速电场强度提高20%,同时径向电场得到有效抑制;栅网结构下,被加速的粒子束在自由漂移空间中的径向发散基本得到抑制;在相同的加速长度下加速H+3粒子,栅网结构得到的能量增益提高了一倍。
- 叶茂张篁刘毅王卫谌怡杨超夏连胜石金水章林文
- 关键词：介质壁加速器场分布束包络数值仿真
- 三腔介质壁质子加速器时序优化模拟及设计
- 2016年
- 采用自主研发的三维粒子模拟软件对三腔介质壁加速器进行系统仿真,在此基础上,计算三个腔质子的渡越时间并实现腔体间的时序优化设计。外加电压峰值100kV,顶宽1ns,半高宽10ns,绝缘微堆厚度2.0cm,质子初始束能40keV,加速电极添加钨网,模拟结果显示:当电压持续6.5ns时,进入高梯度绝缘微堆的H^+通过第一腔能得到最大加速效率90.84%,相应的渡越时间为5.668ns;当第二腔电压触发落后第一腔4.5ns时,H^+通过第二腔获得最大加速效率94.77%,相应的渡越时间为3.545ns;当第三腔电压触发落后第二腔3.0ns时,H^+通过第三腔获得最大加速效率97.30%,相应的渡越时间为3.018ns;最大能量H^+渡越三个腔体的总时间为12.231ns,H^+总体加速效率94.31%;当质子束中心进入第一腔时刻落后脉冲电压触发6.5ns,且一二腔和二三腔电压触发延时分别为4.5ns和3.0ns情形下,能将2.5ns长度的质子束中的H^+实现90%以上的加速,4.0ns长度的质子束中的H^+实现80%以上的加速。
- 杨超夏连胜王卫刘毅谌怡叶茂张篁邓建军
- 层叠平板Blumlein线加载高梯度绝缘微堆耦合效应仿真分析
- 2016年
- 针对介质壁加速器中加速单元因耦合问题输出效率降低的现象,利用基于时域有限差分法的电磁场仿真软件,分别对一组和三组、单级和15级层叠平板Blumlein线加载高梯度绝缘微堆进行了分析。结果表明,较多的平行电极使层叠B线自身带有较大的耦合电容,会导致输出前沿变慢和输出幅值降低。三组层叠B线同时工作时输出效率降低,主要因为相邻组的层叠B线会作为在本组的耦合电容而严重分流,同时,相邻组对本组放电也会影响本组输出效率。将各级B线旋转一定角度呈扇形以减小平行电极有效相对面积,以此降低自身耦合电容,取得一定效果。
- 刘毅夏连胜谌怡王卫张篁叶茂杨超石金水章林文
- 关键词：耦合电容
- 多峰场负氢离子源磁体布局对等离子体特性影响的数值模拟研究被引量：1
- 2015年
- 负氢离子源的研究对于响应国家散裂中子源建设和国际热核聚变实验堆计划的开展都具有十分重要的意义.由于离子源本身的物理特性导致数值模拟成为不可或缺的研究手段,基于此,首先对自主研发的全三维粒子模拟/蒙特卡罗碰撞算法进行阐述,然后对负氢离子体积过程进行描述,并在此基础上对中国原子能研究中心的多峰质子源进行了系统仿真,在引出磁体极性相同和相反两种情形下,分别对多峰质子源放电特性进行了讨论和分析.结果显示:在相反极性下,两引出磁体附近的磁漂移方向相同且数值较大,即磁漂移剧烈,导致电子总数较大且高能电子在特定区域活跃,进而负氢离子体积产率较高,即负氢离子在空间呈现Y漂移;反之,在相同极性下,电子约束效果相对较差且负氢离子体积产率较低,但其空间分布均匀.
- 杨超印茂伟尚丽萍王卫刘毅夏连胜邓建军
- 基于光导开关和平板线的固态脉冲功率技术被引量：4
- 2014年
- 紧凑型固态化是脉冲功率技术发展的趋势,研究了基于GaAs光导开关和陶瓷平板传输线的固态脉冲功率技术。紧凑型固态脉冲功率系统的关键部件主要包括固态陶瓷平板传输线,高功率GaAs光导开关以及激光二极管触发系统。研究了单路Blumlein脉冲形成线输出特性,分析了GaAs光导开关非线性导通带来的损伤,并开展了单路Blumlein脉冲形成线实验。结果表明:研制基于固态平板传输线、光导开关以及激光二极管触发系统的紧凑型脉冲功率具有可行性,负载上获得了超过20 kV的高压脉冲输出。
- 谌怡夏连胜王卫刘毅张篁石金水章林文
- 关键词：脉冲功率技术GAAS光导开关激光二极管
