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增强器BRing
发布时间:2017-03-29 23:40  访问量:224

增强器BRing是HIAF加速器系统的核心,是获取高流强、高能量、高品质重离子束流的关键设备。BRing采用水平和垂直双向相空间涂抹注入方法将超导直线加速器iLinac预加速的重离子束流累积到实验所需要的高流强,并采用磁合金高频系统将累积储存的重离子束流加速至所需要的能量,同时,BRing还将采用电子冷却装置优化束流品质,降低引出束流的发射度、动量分散及束团长度。BRing设计有快引出系统和慢引出系统,从BRing引出的束流主要有两种用途,一是直接打靶产生放射性次级束流,并将其注入到高精度环形谱仪SRing开展核物理实验;二是采用慢引出系统将BRing中的离子在一定时间内均匀的引出并传输到各个外靶实验终端,开展基础物理实验或应用科学研究。BRing总体布局如图1所示,表1给出了同步加速器BRing的主要参数。

BRing的束流参数和品质—包括流强、能量、发射度和动量分散等,受到诸多因素的影响,如Lattice设计、注入引出方法、空间电荷效应、动态真空系统、电子冷却效应等。以下分别就BRing物理设计中的关键部分进行阐述。

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图1 BRing总体布局图

表1BRing同步加速器主要参数

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增强器BRing周长530.8m,为三角形布局,三个长直线段分别用于放置注入、引出及电子冷却系统元件,三个弧段提供用于离子偏转的二极磁铁和必要的色品校正元件,四极磁铁用于束流工作点等光学参数设置。BRing最大磁刚度34Tm,可用于储存和加速从质子到铀离子的所有稳定离子束流。

增强器BRing有三种Lattice结构,分别对应正常模式、慢引出模式和质子模式三种不同的工作模式。正常模式下,BRing可以用来储存并加速除质子束流之外的所有离子束。

增强器BRing还可以为核物理、材料科学、生物辐照及其他应用科学研究提供长时间均匀引出的重离子束流,此时BRing设置为慢引出模式。为了适合束流慢引出设计,BRing慢引出工作模式下的工作点选择为8.334/7.43

此外,HIAF还将面向强子物理实验研究,为强子物理实验提供质子束流,因此BRing还特别设置了质子运行模式。由于质子荷质比为1,在相同磁场强度下,BRing可以将质子加速至更高的能量(9.3GeV),为了保证质子运行模式下束流的稳定,首先BRing质子运行模式转变能因子设置为11.21,保证其在加速过程中不能穿越转变能,此外,质子运行模式下,光学设置也已经满足剥离注入等其他方面的要求。