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SESRI装置的注入系统设计

刘明  
【摘要】:空间离子辐射与航天材料、器件和生命体作用,能够引起总剂量、位移损伤、单粒子事件和细胞变异等效应,严重威胁航天器在轨安全运行和航天员健康。因此,国家”十二五”工程将在哈尔滨工业大学建造一台空间辐照地面模拟装置SESRI(全名Space Environment Simulation and Research Infrastructure),该装置能够模拟空间辐照环境,是研究离子辐射与材料、器件和生命体的重要手段。根据空间离子辐射环境主要特征、辐照研究需求以及加速器技术成熟性,将建设由双ECR离子源、直线注入器、同步加速器和3个实验终端组成的离子加速器系统。该系统的建成,将为我国航天辐照研究提供重要研究平台,缓解我国航天辐照研究机时严重不足的压力。论文主要研究SESRI装置同步加速器的注入系统设计。为了达到环内离子数的设计目标,注入系统的设计至关重要。论文先从理论部分推导与注入过程相关的束流动力学,强调注入过程所需要注意的各种因素,通过比较各种注入方式的原理,选择出适合SESRI系统的注入方案。分析结果表明,多圈注入方案是SESRI同步环注入方式的唯一选择。最后,对ACCSIM程序功能进行拓展补充,用粒子追踪方法模拟研究SESRI装置的粒子注入过程,并对各种元件参数进行了优化。结果表明,对于C6+离子束,粒子的注入效率为85.3%,离子数增益可达17.1,对于Bi32+,粒子的注入效率为76.1%,离子数增益可达17.5,均可满足设计要求。


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