Dynamics and Device for Nano-Second Ion Beam Compression at CSRm

Abstract

兰州重离子加速器冷却储存环的成功建成不仅为我国开展基础研究提供条件，而且会也为应用研究提供先进的实验条件和新的科学机遇。 目前，经过CSRm加速腔加速后的重离子束流无法满足高能量密度物理（涉及重离子驱动惯性约束核聚变新能源前期研究）和重离子聚变等基础研究所要求的高束流强度和纳秒量级短脉冲长度的需要，必须要对其束流进行纵向压缩。鉴于成本和有效性考虑，采用束团非绝热压缩方法对束团进行纵向压缩。因此，用于束团纵向非绝热压缩装置的研制也成了必然。 利用K-V包络方程对CSRm典型能量为250MeV/u、初始纵向束团长度为200ns，初始动量分散为5×10-4的238U72+离子束团的纵向非绝热压缩过程进行了束流动力学模拟，给出了束团在压缩过程中所要求的高频电压以束流相关参数的变化。 利用等效RLC电路方法和CST软件对纳秒级重离子束团获取装置---CSRm纵向束团非绝热压缩腔进行了计算和模拟。根据束团非绝热压缩理论以及CSRm储存环直线段长度的限定，因此，所要求的高频腔应该具有足够高的高频场梯度。本论文研究了一种采用新型软磁合金材料加载的高梯度高频腔，详细介绍了加载材料新型软磁合金的高频特性，研究了此高频腔所能达到的最大高频场梯度，模拟了其工作频率范围、品质因数等特性