导读:本文包含了束流动力学论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:加速器,直线,流电,电荷,动力学,粒子,力学。
束流动力学论文文献综述
安世忠,王川,李明,冀鲁豫,边天剑[1]（2019）在《中国原子能科学研究院回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术发展与应用》一文中研究指出经过60年的发展,中国原子能科学研究院(CIAE)独立自主地开展了基于PIC技术的强流回旋加速器束流动力学的大规模并行计算的核心算法研究,开发了CYCPIC2D、CYCPIC3D和OPAL-CYCL等强流回旋加速器束流动力学模拟程序,搭建了专用的高性能并行化计算机群PANDA。本文以CIAE已建成及在研的不同类型的回旋加速器为例,总结了回旋加速器基本束流动力学的分析方法和主要计算结果,并介绍了CIAE在回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术方面的发展与应用。(本文来源于《原子能科学技术》期刊2019年10期）
朱云亮[2]（2019）在《用于高能电子成像的电子直线加速器束流动力学研究》一文中研究指出作为诊断高能量密度物质的备选方法之一,高能电子成像(HEER)技术近年来已成为该领域研究的热点课题。为了实现对强流重离子装置上的高能量密度物理研究的诊断,中科院近代物理研究所决定建设国际上首个HEER实验专用平台。该平台的核心是一台电子直线加速器(LINAC),其特色是包含有两个不同类型的电子枪——热阴极微波电子枪和光阴极微波电子枪,其中热阴极工作模式用于静态厚靶物质诊断研究而光阴极工作模式用于4D动态成像研究。论文采用ASTRA、Elegant和GPT等软件对两种注入模式下的电子加速器束流动力学进行模拟和优化,完成了用于HEER研究的电子直线加速器的设计和束流动力学分析。基于热阴极的LINAC由热阴极微波电子枪、α磁铁和行波加速管等元件组成,其设计目标是产生强流、低能散和短脉冲电子束。作为脉冲长度压缩和能量筛选的关键元件,论文对α磁铁设计、模型磁场分布和测磁结果分别进行了分析,对空间电荷力作用下的电子束在叁维α磁铁模型中的传输进行了模拟,并对束流进入角度进行了优化以减弱镜板开孔引起的磁场畸变对束流传输的影响。模拟分析了强流电子束在α磁铁中的传输过程以及多束团传输时束流之间相互作用,利用四极磁铁对进入α磁铁的束流进行匹配以优化α磁铁出口束流参数。在α磁铁束流传输研究的基础上,对热阴极注入模式下LINAC的设计和束流动力学进行了研究,对LINAC进行了参数优化。此外,对束流在电子枪出口到加速管入口的传输段中的空间电荷效应进行了分析,对LINAC参数进一步进行了优化。经过优化后,该LINAC可以提供能量约50 MeV,束团电荷量达到150 pC,能散低至0.085%的短脉冲电子束。对LINAC进行了初步调试,初步验证了设计的合理性。最后,对光阴极注入模式下LINAC的设计进行了初步研究。对两种不同纵向分布的激光束下的LINAC参数分别进行了模拟与优化,对比分析了不同激光束下束流的特点。在该LINAC中提出使用双发射度补偿线圈的方式进一步优化束流发射度。在平顶激光束的模拟中发现,当束团电荷量为0.4 nC时可以获得能散为0.08%、发射度为0.88πmm?mrad的电子束,可以用于薄靶诊断时空间分辨能力提高的研究。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》期刊2019-06-01）
陶玥[3]（2019）在《循环质子直线加速器关键束流动力学问题研究》一文中研究指出美国费米国家实验室的Project-X项目是世界领先的兆瓦级连续波高能质子加速器装置,是美国高能物理发展规划图的一部分。它采用先进的射频超导技术,其直线加速器的设计能量为8 GeV,致力于开展需要强流质子束流支持的精准的?介子和?介子、材料科学、中微子振荡、核能应用的相关实验研究以及发展射频超导技术。为了满足Project-X装置实验研究区域对束流的要求,该装置采用连续波直线加速器方案,虽然直线加速器的结构简单,但束团仅单次通过直线加速器中的腔体,使得直线加速器中腔体的利用率很低。为了提高直线加速器中腔体的利用率,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的Ji Qiang研究员提出了连续波循环质子直线加速器的概念。目前,该循环质子直线加速器的第一部分两圈循环质子直线加速器已完成动力学结构设计。但由于该装置是一种新型的循环的直线加速器,存在一些物理问题有待解决,如两束团穿越过程的空间电荷效应对束流品质的影响、两圈循环质子直线加速器的鲁棒性分析以及误差对不同能量束团影响的校正和四圈循环质子直线加速器的等时性条件等。本论文基于直线加速器理论和两圈循环质子直线加速器的结构设计,利用IMPACT软件,对循环质子直线加速器的关键物理问题进行研究。为了研究非线性的空间电荷效应的排斥力对束流品质的影响,论文从理论上推导了两圈循环质子直线加速器中两束团相互作用过程的空间电荷效应理论,得出了理论分析值。同时,对受相互作用过程空间电荷效应影响的两束团在直线加速器中传输过程进行模拟。模拟计算值与理论分析值都显示两束团相互作用过程的空间电荷效应对束流品质的影响很小。由于两圈循环质子直线加速器是在假设没有误差的理想的条件下进行,因此有必要对非完美条件下两圈循环质子直线加速器的设计进行鲁棒性的验证,并对误差对不同能量束流的影响提出优化校正方案。论文主要考虑射频腔体和四极磁铁的静态和动态误差对束流丢失功率、均方根束团尺寸和均方根发射度的影响。误差分析结果表明平均丢失粒子率为2.13E-6,平均最大损失功率为5.88 W。并利用遗传算法寻找能同时满足不同能量的束团校正需求的校正量,实现循环质子直线加速器的优化校正。校正后中心位置偏移量、均方根束团尺寸、均方根发射度和束团最大尺寸呈明显的减小趋势且没有粒子丢失。对于多圈循环质子直线加速器,非周期结构的设计并不能使束流满足循环加速的等时性条件,提出了在相邻两腔体的间隔距离增加磁场梯度沿半径方向变化的移相器的方案,并完成满足四圈循环质子直线加速器等时性条件的不同能量范围的不同长度的移相器的概念设计,确定移相器的主要参数。通过对比不同最大磁场梯度下移相器的参数,得出磁场梯度越大移相器总长度越小的结论,为四圈以及其他多圈循环质子直线加速器的设计奠定了基础。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》期刊2019-06-01）
冀鲁豫,安世忠,李明[4]（2017）在《回旋加速器束流动力学模拟程序COMA的改进》一文中研究指出COMA是用于回旋加速器的多粒子跟踪程序,该程序为加拿大TRIUMF实验室于1975年开发。为了使COMA的模拟结果更加符合实际情况,对其初始分布进行了改进。1初始条件改进前后输入文件相同,初始能量1.491 13MeV,能散0.001 5 MeV(±0.5%),中心相位-15°,相宽10°,初始半径23.1cm。剥离靶位于R=187.55cm处,引出粒子能量约100 MeV。2初始能量、相位分布的改进COMA初始粒子能量分布由输入文件中的初始能量和能散两项共同决定,服从随机分布。此(本文来源于《中国原子能科学研究院年报》期刊2017年00期）
Thanapong,Phimsen[5]（2017）在《电子储存环中高次谐波腔束流动力学研究》一文中研究指出束流寿命是同步辐射光源电子储存环的一个重要参数。在第叁代中、低能光源储存环中,束流寿命通常由托歇克散射决定。在上海同步辐射光源(SSRF)光束线工程(二期)中,会安装一个无源叁次谐波腔,用于拉伸束团和抑制不稳定性。本论文研究了谐波腔中的束流动力学。对有源、无源两种运行模式都进行了参数优化,以降低同步相位上高频腔压的斜率并拉伸束团。论文比较了叁次、四次、五次谐波的优劣。在有源运行模式下,用分析模型计算了这叁个谐波频率下谐波腔的腔压和束团拉伸效果。尽管叁次谐波腔需要最高谐波电压,对比的四次、五次谐波腔压分别高出35%和69%,但它能给出最好的拉伸效果。在无源模式中,谐波腔压由束团自身产生。在最优化谐波腔压和非优化条件下估算了由束团长度拉伸引起的托歇克寿命的增长。对谐波腔运行进行了误差分析,对分流阻抗、束流电流和失谐角变化产生的腔压变化进行了计算。当参数已经最优化条件时,托歇克寿命可以增长3.8倍。当失谐角略大于最优化条件是,束团会被过拉伸,托歇克寿命增长至4.16倍,此时失谐角度为97.22度。当失谐角进一步失谐后,粒子分布出现双高斯分布,并导致托谢克寿命增长量迅速降低。由非均匀填充模式产生的瞬态负载效应会引起谐波相位漂移,并急剧减弱拉伸效果。论文采用跟踪程序对3个均匀填充例子和1个非均匀填充例子进行了模拟。跟踪结果显示,在有10个束团串的均匀填充模式中,最高的平均拉伸因子为4.5。而只有单个长束团串的非均匀填充模式中,最低拉伸因子为1.7。和分析模型中不考虑瞬态负载效应,最大拉伸因子5.3的结果相比较,有2、5、10个束团串的均匀填充例子中的拉伸因子相应降低了48.0%、32.7%、13.5%,而在非均匀填充例子中拉伸因子降低了67.3%。由长束团串引起的瞬态负载效应会极大的降低谐波腔的束团拉伸效应。使用跟踪模拟可以发现加速腔压非线性会引起同步振荡频率的分散。模拟结果显示,在使用谐波腔后有同步相位的漂移和同步振荡频率的分散。同步振荡平率的分散有利于增加朗道(Landau)阻尼,有利于抑制束流不稳定性。无源谐波腔中的腔压依赖于束团的形状因子。在分析模型和跟踪代码模拟中,都采用了迭代方法来预测由束团拉伸后产生的谐波腔压的降低(形状因子减小)所带来的效果。结果显示,在分析模型和跟踪代码模拟中,束团拉伸效应都有降低。根据分析模型的结果,通过调整失谐角可以增加束团拉伸因子,但是由此失谐角变化引起的相位漂移使得的束团拉伸效果仍小于使用原有(短)束团形状因子。并且由跟踪代码模拟可知,由于Robinson不稳定性失谐角不能变化太大。瞬态负载效应和拉伸束团分布相结合可以极大减小谐波腔的束团拉伸因子。因为在均匀填充例子中束团长度更长,拉伸后束团形状因子变化比在单个长束团的非均匀填充例子中带来的影响更大。Siam photon source(SPS)位于泰国Nakhon Ratchasima,是电子能量1.2GeV的2.5代同步辐射光源。SPS储存环的束流寿命受托歇克散射的限制并很大程度依赖于运行环境,比如插入件、耦合、色品和腔压。用谐波腔来增长SPS储存环的束流寿命,是非常有效的方法。论文对叁、四、五次谐波腔的拉伸效果进行了计算。该结果和SSRF中叁次谐波腔具有最高拉伸效果一致。但限于有限的空间,四次或五次谐波腔可以成为备选项。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2017-11-01）
乔舰,殷学军,原有进,杨建成,冒立军[6]（2017）在《IH型漂移管直线加速器的束流动力学研究（英文）》一文中研究指出为了提高兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的运行效率、改善加速器输出束流品质,并实现几个加速装置分时供束,提高整个重离子加速装置的利用率,特为(HIRFL-CSR)增建一台新的注入器——CSR-LINAC。在108.48 MHz的RFQ之后的CSR-LINAC主加速段,主要由一台108.48 MHz和两台216.96 MHz的IH型漂移管直线加速器组成,用于加速荷质比为1/8.5～1/3之间的重离子,其最大的束流流强为3 mA,并将粒子从0.3 Me V/u加速到3.71 Me V/u。运用KONUS动力学原理,在满足设计指标的情况下,首先利用Trace Win程序进行中能束线MEBT设计,后针对高频腔体设计和束流匹配的基本参数的系列讨论,特别是对CSR-LINAC的中能束流匹配线、参数选择和IH型KONUS结构的漂移管直线加速器进行设计模拟优化。最终得出,在保证腔体设计指标和95.3%的传输效率的情况下,该紧凑型直线加速结构经过叁个腔体的加速后,束流的纵向归一化均方根发射度增长仅有25%;同时发现,当流强达到3 mA时,存在空间电荷效应,导致其纵向相宽增长约25%,最大横向包络也存在16.5%的涨落。(本文来源于《原子核物理评论》期刊2017年02期）
董晓彤,杜克伟,赵瑞峰,徐进[7]（2016）在《MIC异构直线加速器束流动力学模拟并行软件开发》一文中研究指出现代高能物理研究需要使用高能量的粒子加速器,加速器束流动力学模拟软件具有重要的实用意义.介绍了一个3维基于MIC的异构直线加速器并行束流动力学模拟软件NEWBEAM-MIC的开发进展.目的是使用最新的超级异构计算机提高束流动力学模拟软件的性能,更好地完成加速器的设计和优化工作.这个软件模拟了DTL和SOLENOID加速器装置中粒子的运动过程.NEWBEAM-MIC是在NEWBEAM-CPU软件基础上,将粒子推进部分分配到MIC卡上运行,从而利用MIC多线程的优势使计算加速的.通过实际测试,这个软件在天河二号上使用100 CPUs和100 MICs可以模拟109个粒子,其中DTL场力计算、SOLENOID场力计算和粒子推进叁个部分均可以比仅使用100 CPUs的NEWBEAM软件有100倍以上的加速效果.再考虑MIC卡上的多线程,对同样规模的粒子,使用100 CPUs和100 MICs,当MIC线程数开到最大(224)时,NEWBEAM-MIC可以比单线程串行计算方式加速10000倍以上.这表明本文开发的基于MIC的异构软件可以很好地加速原有的CPU软件,发挥现有MIC异构超级计算机的潜在性能.(本文来源于《计算机系统应用》期刊2016年09期）
杨建俊,李明,张天爵,宋国芳,安世忠[8]（2015）在《一台800 MeV强流回旋加速器的束流动力学优化设计》一文中研究指出根据强流束流动力学的研究结果,前期设计的800 MeV强流回旋加速器CYCIAE-800的理论极限流强为1mA。为提高理论极限流强、减小束流损失,对加速器布局进行了调整,主要是增大了磁铁螺旋角以增大轴向聚焦力,并增加了一个谐振腔以增大能量圈增益。最新设计出的主磁铁(本文来源于《中国原子能科学研究院年报》期刊2015年00期）
李金海[9]（2015）在《螺旋加速器束流动力学设计与模拟计算》一文中研究指出螺旋加速器采用脊型加速器的谐振加速腔。为了提高脊型极板内的束流孔道数量,我们提出了螺旋运动方式。脊型加速器采用蛇形加速方式,即电子的加速与传输在一个平面上,电子通过加速腔完成一次加速后,偏转180°重新注入加速腔,整个加速传输运动轨迹为往复型的。180°偏转需要较大的偏转空间,导致极板内排布的束(本文来源于《中国原子能科学研究院年报》期刊2015年00期）
叶茂[10]（2016）在《介质壁质子直线加速器中的束流动力学模拟研究》一文中研究指出介质壁质子直线加速器是一种新概念的加速器,具有加速电压梯度高,体积小,成本低并具备对多种带电粒子加速的能力等显着特点。作为放射性治疗方法中常规质子加速器的潜在替代方案,介质壁质子加速器在放射性医疗领域拥有广阔的应用前景,其高电压梯度的加速以及低成本的造价能够大幅度降低肿瘤治疗设备的建造和运行成本,大幅度降低医院的投入和患者的治疗支出,为癌症治疗的普及提供强有力的硬件和技术支持。作为一种新概念加速器,质子束在整个介质壁加速器中的产生,运动,加速以及传输等束流动力学方面研究都还没有得到充分的展开。对质子束在其中输运认识还很浅显,因此很有必要对其质子束在其中的束流动力学过程展开深入研究。本文首先介绍了高能带电粒子的癌症治疗原理以及目前国内外医用加速器的发展现状。分析了介质壁质子加速器的出现对放射性治癌疗法的重要意义。分析了质子束在介质壁加速器中进行虚拟行波加速的过程,并在叁维电磁场模拟软件CHIPIC中建立了介质壁加速器的准叁维模型,同时对模型中参数的设置以及正确性进行了论证。利用电磁场模拟软件CST中的粒子工作室以及CHIPIC对质子束从ECR离子源引出后在Kicker中的踢束,在加速腔中的加速以及在束管道中的传输过程都进行了模拟分析。通过模拟给出了Kicker踢束器上踢束电压加载的合理范围；分析了质子束在长距离输运过程中由于束流内部之间相互作用产生的空间电荷力对束流传输的影响。模拟结果显示空间电荷力是造成质子在无场漂移过程中能散增加的重要因素；比较了束流内部相互作用对在不同能量下对束流传输的影响,模拟表明质子的能量越高,束流内部相互作用对束流参数的影响越小：分析了高能质子束在低能本底中的传输过程对能量的改变,模拟结果显示高能质子与低能质子之间相互作用对质子能量的影响非常小,可以忽略不计。即高能短脉宽质子束能够在低能长脉宽本底中能够实现长距离的传输,并且能量损失很小。这对使用磁分析器对质子进行能量测量的方法可行性提供了依据。在Matlab中建立了质子在变化电场下的加速模型,并对短脉冲下加速腔与腔之间的加速电压加载时序设计进行了计算,同时将计算的时序在CHIPIC中进行模拟并与没有时序设置的情况进行了比较。模拟表明加速电压加载的时序优化能够有效的质子在加速腔中获得的能量增益及流强,实现加速梯度的最大化。分析了不同质量的粒子对时序的要求,并模拟了包含有H2+,H3+；的质子束在H‘最佳时序加载下的加速状况。计算了不同能量的质子对电压脉冲时序设置的要求,同时模拟了加速电压脉冲宽度增加对质子加速的影响。模拟表明,在加速电压脉冲的峰值平顶持续时间很短时,增加电压的脉冲宽度能够有效提高质子获得的能量增益,而当脉冲宽度能够增加到一定值后继续增加脉冲宽度不会对带电粒子的能量增益有所帮助,只能增加被加速粒子的个数。根据带电粒子在介质壁加速器中的虚拟行波加速过程中电场的推导,提出了在金属圆孔电极上加上金属栅网的结构来提高加速腔中的加速电场,优化质子在加速腔中的加速,并通过实验比较两种电极结构下对H3+的加速,验证了结构优化的正确性。模拟了当相邻加速腔之间存在耦合情况下,加速电压在加速腔首尾产生的减速效应。模拟了减速效应对加速电压时序设置的影响,并提出了抑制减速电场对粒子注入的措施。通过实验验证了减速场的存在以及对减速场抑制措施的可行性。(本文来源于《中国工程物理研究院》期刊2016-05-01）
束流动力学论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
作为诊断高能量密度物质的备选方法之一,高能电子成像(HEER)技术近年来已成为该领域研究的热点课题。为了实现对强流重离子装置上的高能量密度物理研究的诊断,中科院近代物理研究所决定建设国际上首个HEER实验专用平台。该平台的核心是一台电子直线加速器(LINAC),其特色是包含有两个不同类型的电子枪——热阴极微波电子枪和光阴极微波电子枪,其中热阴极工作模式用于静态厚靶物质诊断研究而光阴极工作模式用于4D动态成像研究。论文采用ASTRA、Elegant和GPT等软件对两种注入模式下的电子加速器束流动力学进行模拟和优化,完成了用于HEER研究的电子直线加速器的设计和束流动力学分析。基于热阴极的LINAC由热阴极微波电子枪、α磁铁和行波加速管等元件组成,其设计目标是产生强流、低能散和短脉冲电子束。作为脉冲长度压缩和能量筛选的关键元件,论文对α磁铁设计、模型磁场分布和测磁结果分别进行了分析,对空间电荷力作用下的电子束在叁维α磁铁模型中的传输进行了模拟,并对束流进入角度进行了优化以减弱镜板开孔引起的磁场畸变对束流传输的影响。模拟分析了强流电子束在α磁铁中的传输过程以及多束团传输时束流之间相互作用,利用四极磁铁对进入α磁铁的束流进行匹配以优化α磁铁出口束流参数。在α磁铁束流传输研究的基础上,对热阴极注入模式下LINAC的设计和束流动力学进行了研究,对LINAC进行了参数优化。此外,对束流在电子枪出口到加速管入口的传输段中的空间电荷效应进行了分析,对LINAC参数进一步进行了优化。经过优化后,该LINAC可以提供能量约50 MeV,束团电荷量达到150 pC,能散低至0.085%的短脉冲电子束。对LINAC进行了初步调试,初步验证了设计的合理性。最后,对光阴极注入模式下LINAC的设计进行了初步研究。对两种不同纵向分布的激光束下的LINAC参数分别进行了模拟与优化,对比分析了不同激光束下束流的特点。在该LINAC中提出使用双发射度补偿线圈的方式进一步优化束流发射度。在平顶激光束的模拟中发现,当束团电荷量为0.4 nC时可以获得能散为0.08%、发射度为0.88πmm?mrad的电子束,可以用于薄靶诊断时空间分辨能力提高的研究。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
束流动力学论文参考文献
[1].安世忠,王川,李明,冀鲁豫,边天剑.中国原子能科学研究院回旋加速器束流动力学与多物理场模拟技术发展与应用[J].原子能科学技术.2019
[2].朱云亮.用于高能电子成像的电子直线加速器束流动力学研究[D].中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所).2019
[3].陶玥.循环质子直线加速器关键束流动力学问题研究[D].中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所).2019
[4].冀鲁豫,安世忠,李明.回旋加速器束流动力学模拟程序COMA的改进[J].中国原子能科学研究院年报.2017
[5].Thanapong,Phimsen.电子储存环中高次谐波腔束流动力学研究[D].中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所).2017
[6].乔舰,殷学军,原有进,杨建成,冒立军.IH型漂移管直线加速器的束流动力学研究（英文）[J].原子核物理评论.2017
[7].董晓彤,杜克伟,赵瑞峰,徐进.MIC异构直线加速器束流动力学模拟并行软件开发[J].计算机系统应用.2016
[8].杨建俊,李明,张天爵,宋国芳,安世忠.一台800MeV强流回旋加速器的束流动力学优化设计[J].中国原子能科学研究院年报.2015
[9].李金海.螺旋加速器束流动力学设计与模拟计算[J].中国原子能科学研究院年报.2015
[10].叶茂.介质壁质子直线加速器中的束流动力学模拟研究[D].中国工程物理研究院.2016
论文知识图
