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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
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离子束团冷却与脉冲电子束冷却的研究

赵贺  
【摘要】:随着高能重离子加速器以及电子离子对撞机的发展,束流冷却作为提高机器亮度的重要手段,也在向高能量、新技术的方向发展,其中,利用脉冲电子束团冷却离子束团是将来高能电子冷却技术发展的重要方向。本文基于传统电子冷却的理论模型和中低能冷却实验结果,开发了适用于束团冷却和脉冲电子束冷却研究的模拟程序,并依托兰州重离子储存环HIRFL-CSR,对束团冷却和脉冲电子束冷却进行了实验研究。本文详细阐述了电子冷却中所涉及的束流相空间理论、束流温度、冷却力和加热效应等概念,并建立了相应的数学模型,开发了数值模拟程序。程序通过多粒子跟踪的方法对冷却过程中的束流动力学进行模拟计算,主要包括了横纵向运动、高频电场、冷却、束内散射以及空间电荷效应等作用。程序中各模块以及整体性能得到了CSR一系列冷却实验的校验,得到了理想的结果,同时也利用该程序对本文中的束团冷却实验和脉冲电子束冷却实验进行了模拟研究。HIRFL-CSR束团冷却实验研究了离子束团在高频电场和电子冷却的共同作用下被压缩的过程以及冷却后的束团长度与粒子数和高频电压的关系。通过对实验结果的理论分析,验证了束内散射效应和空间电荷效应在束团冷却过程中的作用,并建立了相应的分析模型来描述束团被冷却后的限值以及其决定性因素,相应的结果与实验结果一致。HIRFL-CSR脉冲电子束冷却实验是以未来高能电子冷却的发展为目的的探索性实验,CSR冷却装置首次实现了脉宽可调频率可调的脉冲电子束,并应用在冷却实验中。实验中不仅实现了中低能量下的脉冲电子束对离子束的冷却,还首次观测到了一系列新的现象,如连续束被聚束、束流频谱边带等。通过对实验结果以及对脉冲电子束特性的理论分析,得到并验证了电子束边缘产生的Barrier电压是一系列新现象的原因,分析与模拟结果和实验测量结果一致。电子冷却与Barrier Bucket理论的首次结合,为将来高能脉冲电子束的应用提供了新的方向。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TL594

【参考文献】
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1 王彦瑜;郭玉辉;林飞宇;黄继江;乔卫民;原有进;高大庆;;兰州重离子冷却储存环束流踢轨控制系统[J];强激光与粒子束;2008年08期
2 马力祯;韩少斐;何源;王玥;张军辉;高大庆;袁平;原有进;夏佳文;;兰州重离子加速器冷却储存环kicker磁铁设计[J];强激光与粒子束;2006年01期
3 杨晓东,V.V.Parkhomchuk,赵红卫,王志学,BINP Electron Cooler Group;HIRFL-CSR主环电子冷却装置调试[J];高能物理与核物理;2003年08期
4 原有进,夏佳文,张文志,宋明涛,杨晓东;兰州重离子加速器冷却储存环束流累积研究[J];原子核物理评论;2001年01期
【共引文献】
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1 刘成淦;王直;;基于STM32的一种步进电机系统的设计[J];电子设计工程;2018年01期
2 刘大委;王猛;徐星;颜鑫亮;帅鹏;涂小林;张玉虎;陈瑞九;邢元明;原有进;杨建成;徐瑚珊;夏佳文;;核素等时性质量测量实验中一种基于离子速度纯化次级束的方法[J];原子核物理评论;2016年03期
3 王彦瑜;周德泰;罗金富;张建川;周文雄;倪发福;尹俊;尹佳;原有进;上官靖斌;;Beam transport experiment with a new kicker control system on the HIRFL[J];Chinese Physics C;2016年04期
4 郑亚伟;徐卫彬;罗冰峰;郭玉辉;;强流质子加速器PXIe控制器的子控制系统[J];强激光与粒子束;2014年09期
5 郭玉辉;王彦瑜;周德泰;刘伍丰;;Kicker磁铁电源控制系统设计[J];原子能科学技术;2013年06期
6 陈居现;李英堂;李英勇;;基于步进电机的一种运动控制系统设计[J];电机与控制应用;2012年11期
7 杨晓东;李杰;冒立军;李国宏;马晓明;晏太来;宋明涛;原有进;杨建成;毛瑞士;赵铁成;李朋;张玮;殷达钰;柴伟平;贾欢;郑文亨;张小虎;;兰州重离子加速器冷却储存环中电子冷却性能[J];强激光与粒子束;2012年10期
8 焦喜香;敬岚;顾可伟;乔卫民;林飞宇;马云海;;重离子加速器注入器电源控制器的设计[J];强激光与粒子束;2010年09期
9 焦喜香;敬岚;乔卫民;马云海;;HIRFL-CSR电源数字控制系统硬件平台设计[J];核技术;2010年09期
10 林飞宇;乔卫民;王彦瑜;郭玉辉;;应用于同步加速器时序控制的片上可编程系统的设计[J];核技术;2009年10期
【二级参考文献】
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1 薛鹏;赵籍九;陈锦晖;;北京正负电子对撞机注入控制系统的开发[J];核电子学与探测技术;2006年05期
2 钟国俭;尚雷;;10kA冲击磁铁电源的设计[J];高电压技术;2006年03期
3 马力祯;韩少斐;何源;王玥;张军辉;高大庆;袁平;原有进;夏佳文;;兰州重离子加速器冷却储存环kicker磁铁设计[J];强激光与粒子束;2006年01期
4 王彦瑜,郭玉辉,乔卫民,李晓强;基于ARM7内核和嵌入式系统的VME总线控制器的研制[J];核电子学与探测技术;2005年05期
5 杨晓东,何源,赵红卫,袁平,王志学,韩少斐,王保成,康明涛,赵吉祖;HIRFL-CSR电子冷却装置高精度螺线管线圈制作及磁场测量[J];强激光与粒子束;2001年05期
6 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,宋明涛,张文志,杨晓东,赵红卫;兰州重离子冷却储存环工程[J];原子核物理评论;2001年01期
7 杨晓东,宋明涛,夏佳文,魏宝文,吴军丽;电子束的绝热展开[J];高能物理与核物理;2000年12期
8 杨晓东,宋明涛,夏佳文,魏宝文;电子束的收集[J];强激光与粒子束;2000年02期
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4 国智元,秦庆,张闯;北京正负电子对撞机束团拉伸效应研究[J];高能物理与核物理;1996年11期
5 陈龙康;束团伸长效应的理论研究[J];强激光与粒子束;1997年01期
6 陈龙康;合肥同步辐射光源的束团伸长效应初析[J];强激光与粒子束;1997年03期
7 冯宝树;;电子束团中的粒子纵向分布律[J];北方工业大学学报;1987年02期
8 陈龙康;;高能电子加速器中的束流纵向不稳定性[J];深圳大学学报;1988年Z1期
9 王宝云;孙葆根;王季刚;徐宏亮;卢平;;合肥光源单束团下束团长度和能散的测量[J];强激光与粒子束;2009年10期
10 史宗君;杨梓强;梁正;;预群聚电子束团辐射特性[J];中国激光;2007年08期
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1 ;频谱法测量束团长度[A];第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(一)[C];1994年
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3 王季刚;孙葆根;杨永良;卢平;周泽然;唐雷雷;栗武斌;徐宏亮;;合肥光源单束团纵向分布的测量研究[A];第八届(2012年)北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2012年
4 施义晋;刘雪峰;杨真媛;;无外源二级分频预聚束[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
5 孙葆根;罗箐;王晓辉;;加速器束流诊断技术的新进展[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
6 吴钢;杨学平;王言山;王鸣凯;;束团压缩与FEL增益的实验研究[A];第六届全国激光科学技术青年学术交流会论文集[C];2001年
7 孙大睿;;电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析[A];第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集[C];2007年
8 孙大睿;徐金强;唐坤;;电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
9 杨建俊;张天爵;林郁正;Andreas Adelmann;安世忠;;强流紧凑回旋加速器中径向相邻多束团作用的三维模拟研究[A];中国原子能科学研究院年报 2009[C];2010年
10 王筠华;郑凯;李为民;王琳;刘祖平;杨永良;周泽然;孙葆根;陈园博;黄龙君;马力;曹建社;岳军会;刘德康;叶恺蓉;;HLS逐束团测量和横向反馈系统的研制及几个关键技术[A];第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集[C];2007年
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1 赵贺;离子束团冷却与脉冲电子束冷却的研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2018年
2 王宝云;合肥光源光电法束团长度测量系统研制和应用研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 王荣;皮秒量级电子脉冲宽度测量系统研制[D];中国科学技术大学;2006年
4 郑凯;合肥光源逐束团测量和模拟反馈系统[D];中国科学技术大学;2007年
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