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中国散裂中子源(CSNS)是目前中国唯一即将建造的高性能脉冲中子源,将会成为研究生物、生命、医药等领域独具优势的重要科研平台。作为束流测量系统的一部分,电离型束流截面测量装置(IPM)将会安装在快循环同步质子加速器(RCS)上,用于测量束流的位置、剖面信息,为RCS加速器的调试、运行、机器研究等提供重要的测量手段。 本论文面向CSNS_RCS对于IPM的需求,依据目前加速器设计的基本物理参数,开展对IPM系统的研究工作。主要包括以下2个部分: 设计适用于CSNS_RCS的IPM系统。通过基本的理论计算与模拟,确定IPM系统对外加电场、磁场的需求。在此基础上,使用OPERA-3D软件进行模拟计算。通过多次优化设计,确定了电极板结构以及电磁铁的结构参数。模拟了实际束流在设计磁场中的运动情况。对IPM所用到的关键部件如微通道板(MCP)、信号收集装置、EGA等进行调研,确定了IPM系统的结构。 依据实际需求,开展适用于ADS RFQ直线加速器的IPM系统的研制工作。针对RFQ质子直线加速器的特征,通过计算,确定了IPM系统的电场、磁场需求。使用OPERA_3D软件进行模拟优化,得到电极板结构以及外加电磁铁的结构。模拟了实际束流在磁场中的运动情况,并给出了IPM系统后端束流出口处位置,设计并组装了MCP部件,用于信号收集、放大。给出了整个IPM系统的机械结构设计图,用于实际加工制作以及后续实验。 本论文工作作为CSNS束测系统预研项目的一部分,将为未来CSNS_RCS IPM系统的研制提供参考和一定的实际制作经验。