【摘 要】
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基于激光离子源和直接等离子体注入方案的直线加速器能够提供强流短脉冲离子束,可以作为医用碳离子治疗装置的注入器,其高流强、高电荷态的特点可满足同步加速器单次单圈注入条件,从而使整个装置更为紧凑。另外,这种紧凑型直线加速器可用于短脉冲快中子发生器,具有高通量、准单能、准直性高等特点。因此,这种紧凑型直线加速器具有重要的应用价值。本论文基于近物所的激光离子源加RFQ的实验平台,对直接等离子体注入方案开展
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
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基于激光离子源和直接等离子体注入方案的直线加速器能够提供强流短脉冲离子束,可以作为医用碳离子治疗装置的注入器,其高流强、高电荷态的特点可满足同步加速器单次单圈注入条件,从而使整个装置更为紧凑。另外,这种紧凑型直线加速器可用于短脉冲快中子发生器,具有高通量、准单能、准直性高等特点。因此,这种紧凑型直线加速器具有重要的应用价值。本论文基于近物所的激光离子源加RFQ的实验平台,对直接等离子体注入方案开展了实验研究,确认了RFQ加速后C6+离子能量约为567 ke V/u测得分离后的C6+离子束峰值流强为13 em A,;分析了目前实验中影响束流重复性的主要因素:离子源输出的超短超强流脉冲离子束给引出高压电源带来瞬时大负载,造成高压下拉,进而导致注入能量偏离。在此基础上基于激光离子源应用于医用碳离子治疗装置的背景开展一种强流IH-DTL的束流动力学设计。该DTL由37个加速单元、两组内置永磁四极透镜和一组外置永磁四极透镜构成。通过使用LORASR进行仿真优化,使得该IH-DTL的横向归一化RMS接受度达到0.37πmm·mrad,纵向归一化RMS接受度达到36.7πke V/u·Deg。IH-DTL引出束的流强在10 em A以上,4倍RMS横向自然发射度小于13πmm·mrad,满足同步环的单圈注入要求。该IH-DTL的平均加速梯度为2.73 MV/m,沿轴最大间隙电场为9.86 MV/m。腔内设置的永磁四极铁的磁场梯度为81 T/m,并利用POISSON进行了磁场的初步计算。
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