近代物理研究所正在研制一台7MeV/U的重离子回旋加速器(HIMM-IC).论文围绕这台回旋加速器的设计和研制工作展开,重点是整个加速器的物理设计和相关动力学研究。HIMM-IC的设计以电磁场设计为基础,以单粒子跟踪、多粒子跟踪和传输矩阵的方法为手段,分中心区、引出系统和轴向注入线三个部分进行。HIMM-IC的设计以提高整个加速器的传输效率和引出束流品质为目标,充分考虑了加速器结构的小型化和简单化,以及加速器运行的可靠性和稳定性的要求。中心区设计包括电极形状的设计和反射镜的设计。电极形状的优化设计使中心区轨道对中好于2mm,并保证了束流在中心区的轴向聚焦以及较高的相空间和相位接收度。反射镜把轴向运动的束流偏转到中心平面的运动,它设计的重点是保证较高的传输效率和较好的束流光学特性。引出系统的设计在等时性磁场的基础上进行,通过单粒子跟踪确定引出元件的类型和基本参数,通过多粒子跟踪对元件的参数进行优化并得到引出束流的参数。HIMM-IC引出系统设计的难点来自于紧凑的空间,这使得引出元件的结构受到了限制,同时束流从扇块边缘引出,此区域内磁场变化剧烈,使引出效率不高并且束流品质变差。为了提高引出效率和引出束流品质,采用C型铁加跑道线圈的方法对磁场梯度进行了修正,使引出效率由28%提高到47%。轴向注入线的设计包括了对束流的分析、传输、束流光学的匹配和束流的调制。初步设计中采用TRACE3D程序进行束流的相关计算。设计完成后用束流模拟程序SNOP进行了多粒子跟踪验证。HIMM-IC的加工和部分元件的测试工作已经完成,加速器的安装和部件调试工作进展顺利,加速器束流调试工作即将进行。