基于玻璃毛细管的大气环境MeV质子微束的产生与测量

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作者 万城亮 潘俞舟 +16 位作者 朱丽萍 李鹏飞 张浩文 赵卓彦 袁华 樊栩宏 孙文胜 杜战辉 陈乾 崔莹 廖天发 魏晓慧 王天琦 陈熙萌 李公平 Reinhold Schuch 张红强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期143-152,共10页

本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始... 本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始入射能量的直接穿透部分以及散射部分,其中直接穿透的质子占比最大,束斑直径也最大.随着玻璃毛细管倾角的增大,当其大于几何张角时,束斑直径变小,产生的微束全部为能量减小的散射部分,直接穿透质子消失.我们对质子在玻璃毛细管内传输时的内壁散射过程进行了模拟计算及离子轨迹分析,发现大角度的散射部分决定了形成的外束微束斑外围轮廓,而束斑中心区域由不与毛细管内壁产生任何作用的直接穿透离子构成,其大小由玻璃毛细管出口直径以及几何容许张角决定.采用玻璃毛细管产生的外束微束具有产生简单廉价,微束区域定位简单的特点,有望在辐射生物学、医学、材料等领域得到广泛应用. 展开更多

关键词 离子外束微束 mev质子 锥形玻璃毛细管

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18MeV质子辐照对Zr-Sn-Nb合金性能影响的研究 被引量：3

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作者 封向东 祖小涛 王治国 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期277-280,共4页

作者通过HZ B串列加速器用能量 18MeV的质子 ,研究了两种Zr Sn Nb合金的质子辐照效应 .结果表明 ,经 1.5× 10 14 /cm2 注量质子辐照处理后 ,其样品的电阻率升高 ,而显微组织没有明显的变化 .通过计算在此能量和注量下锆合金的初级... 作者通过HZ B串列加速器用能量 18MeV的质子 ,研究了两种Zr Sn Nb合金的质子辐照效应 .结果表明 ,经 1.5× 10 14 /cm2 注量质子辐照处理后 ,其样品的电阻率升高 ,而显微组织没有明显的变化 .通过计算在此能量和注量下锆合金的初级撞出能量为 770keV ,足以产生级联碰撞 ,致使样品中的原子移位而生成点缺陷 ,从而电阻率上升 。 展开更多

关键词 Zr-Sn-Nb合金 质子辐照效应 电阻率 初级撞出能 TEM观察 显微组织 18mev质子

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3MeV质子辐照下背照式CMOS图像传感器固定模式噪声的退化行为 被引量：2

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作者 张翔 李豫东 +6 位作者 郭旗 文林 周东 冯婕 马林东 蔡毓龙 王志铭 《现代应用物理》 2019年第1期50-53,共4页

用能量为3MeV的质子对一款国产背照式CMOS图像传感器进行了辐照试验,得到了该传感器的固定模式噪声随质子注量和退火温度的变化情况。结果表明,3MeV质子辐照后,固定模式噪声有所退化;100℃退火后,固定模式噪声有明显恢复。退化原因主要... 用能量为3MeV的质子对一款国产背照式CMOS图像传感器进行了辐照试验,得到了该传感器的固定模式噪声随质子注量和退火温度的变化情况。结果表明,3MeV质子辐照后,固定模式噪声有所退化;100℃退火后,固定模式噪声有明显恢复。退化原因主要是浮置扩散结构中位移缺陷引起的暗信号发生了非均匀性变化。此外,受工艺因素限制,读出电路晶体管中的SiO_2-Si界面状态在各个像素单元中不一致,导致辐照后电离总剂量效应诱发的界面态陷阱电荷使各个像素单元中读出电路参数的退化情况不同,是固定模式噪声退化的另一个原因。 展开更多

关键词 背照式CMOS图像传感器 3mev质子 固定模式噪声 位移效应 电离总剂量效应

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不同屏蔽材料对空间100 MeV质子防护效果分析 被引量：2

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作者 荀明珠 何承发 郑玉展 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第6期740-744,共5页

为了研究地球空间辐射环境中高能质子的屏蔽问题,使用基于蒙特卡罗方法的Geant4软件模拟了100 MeV质子入射相同面密度的Al、PE、水三种屏蔽材料,通过分析射线穿过屏蔽材料后在水模体中的深度剂量分布、屏蔽材料内的能量沉积、屏蔽材料... 为了研究地球空间辐射环境中高能质子的屏蔽问题,使用基于蒙特卡罗方法的Geant4软件模拟了100 MeV质子入射相同面密度的Al、PE、水三种屏蔽材料,通过分析射线穿过屏蔽材料后在水模体中的深度剂量分布、屏蔽材料内的能量沉积、屏蔽材料产生的次级粒子能谱,对不同面密度下三种材料的质子屏蔽效果进行了对比分析。结果表明:Al、PE、水三种屏蔽材料中,使用PE屏蔽材料比Al屏蔽材料节省27.29%的重量即可实现对100 MeV质子的有效屏蔽,水屏蔽材料比Al材料节省22.46%的屏蔽材料重量;面密度为6.48 g/cm^2PE材料对100 MeV质子的屏蔽能力比同等面密度下Al材料增加59.23%;等效Al厚度为27 mm时,PE屏蔽比Al屏蔽能力增加达到最大值82.96%。 展开更多

关键词 GEANT4 次级粒子 屏蔽材料 100mev质子

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0.5MeV质子对玻璃盖片未完全覆盖GaAs/Ge太阳电池的影响

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作者 王荣 郭增良 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期764-767,共4页

用注量为 1.2× 10 12 ～ 1.2× 10 13 cm-2 的低能量 (0 .5 Me V)质子辐照空间实用 Ga As/ Ge太阳电池 ,电池被覆盖有 4种情况 :10 0 %玻璃覆盖 ,5 %部分无玻璃覆盖有封胶 ,5 %部分无玻璃覆盖无封胶 ,10 0 %无玻璃覆盖 .研究表... 用注量为 1.2× 10 12 ～ 1.2× 10 13 cm-2 的低能量 (0 .5 Me V)质子辐照空间实用 Ga As/ Ge太阳电池 ,电池被覆盖有 4种情况 :10 0 %玻璃覆盖 ,5 %部分无玻璃覆盖有封胶 ,5 %部分无玻璃覆盖无封胶 ,10 0 %无玻璃覆盖 .研究表明 ,电池性能衰降随着质子辐照注量的增加而增大 ,但性能参数 Isc和 Uoc衰降程度 4种覆盖情况是不同的 :10 0 %覆盖 ,电池性能衰降最弱 ;5 %部分无玻璃覆盖有封胶 ,性能衰降较弱 ;5 %部分无玻璃覆盖无封胶 ,衰降较强 ;10 0 %无覆盖性能衰降最大 .研究还表明 ,相同的质子辐照注量引起的 Isc衰降变化比 Uoc变化显著 ;未覆盖部分仅占 5 % ,也会引起电池性能明显衰降 . 展开更多

关键词 0.5mev质子 未完全覆盖 GAAS/GE太阳电池 质子辐照 玻璃覆盖 电池性能衰降

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西安200MeV质子应用装置同步加速器注入加速过程调试 被引量：1

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作者 刘晓宇 姚红娟 +10 位作者 李岩 叶文博 杨业 郑曙昕 关遐令 王学武 刘卧龙 王敏文 王迪 赵铭彤 王忠明 《现代应用物理》 2023年第1期88-96,共9页

介绍了西安200 MeV质子应用装置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility,XiPAF)同步加速器注入、俘获及加速过程的束流调试方法,该方法也可应用于类似的紧凑型同步加速器中。XiPAF采用7 MeV负氢离子剥离多圈注入,并采用绝热俘获... 介绍了西安200 MeV质子应用装置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility,XiPAF)同步加速器注入、俘获及加速过程的束流调试方法,该方法也可应用于类似的紧凑型同步加速器中。XiPAF采用7 MeV负氢离子剥离多圈注入,并采用绝热俘获方式实现纵向聚束,高频腔具有二次谐波功能以提高俘获和加速效率。采用FCT测量注入束流强度随时间的变化关系,使用BPM测量加速过程中闭轨随时间的变化关系,进行加速过程频率校正,优化加速效率。通过凸轨曲线优化、闭轨校正、工作点调整及双谐波加速等方式,获得注入后累积束流强度为47 mA,对应粒子数为2.5×10^(11),加速到60 MeV的累积束流强度为53 mA,对应粒子数为1×10^(11),达到设计目标。通过对比实验测量与模拟计算结果,分析了当前调束中存在的不足,并给出了后续束流调试工作的建议。 展开更多

关键词 西安200 mev质子应用装置 同步环 剥离注入 双谐波加速 强流

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10MeV质子等时性回旋加速器的设计研究

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作者 王兵 王义芳 《高能物理与核物理》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期993-996,共4页

给出10MeV质子等时性回旋加速器的等时性磁场设计,中心区的设计以及加速后最终的束流品质,该加速器可作为正电子断层扫描装置的配套设备,用于生产中短寿命放射性同位素等.它沿半径方向只用一套线圈励磁,等时性磁场的建立完全由磁极形状... 给出10MeV质子等时性回旋加速器的等时性磁场设计,中心区的设计以及加速后最终的束流品质,该加速器可作为正电子断层扫描装置的配套设备,用于生产中短寿命放射性同位素等.它沿半径方向只用一套线圈励磁,等时性磁场的建立完全由磁极形状决定.中心区的设计满足了轨道中心化的要求,并给出较大的横向和纵向接受度,以获得足够的束流强度.经过172圈加速后,最终的束流品质满足要求. 展开更多

关键词 10mev质子等时性回旋加速器 等时性磁场 中心区 回旋加速器 设计研究 等时性 质子 放射性同位素 束流品质 配套设备

原文传递

西安200MeV质子应用装置同步环线性光学测量与校正

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作者 杨业 王敏文 +13 位作者 叶文博 刘晓宇 李岩 姚红娟 郑曙昕 刘卧龙 王迪 王茂成 赵铭彤 闫逸花 张辉 王百川 吕伟 王忠明 《现代应用物理》 2021年第3期92-97,共6页

西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)同步环是一个最高运行能量200 MeV的紧凑型同步加速器,测量了XiPAF同步环调束过程中的线性光学函数,并采用基于闭轨响应矩阵(ORM)的方法对线性光学函数进行了校正,得到了校正模型。利用校正模型得到的β... 西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)同步环是一个最高运行能量200 MeV的紧凑型同步加速器,测量了XiPAF同步环调束过程中的线性光学函数,并采用基于闭轨响应矩阵(ORM)的方法对线性光学函数进行了校正,得到了校正模型。利用校正模型得到的β函数、色散函数和色品与测量结果符合较好。 展开更多

关键词 西安200mev质子应用装置 同步加速器 线性光学 测量 校正

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西安200MeV质子应用装置控制系统的设计与实现

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作者 王茂成 程诚 +13 位作者 邹运 胡闯 王强 魏崇阳 赵晨 朱益江 杨扬 付振秋 胡卫杰 王敏文 刘卧龙 赵铭彤 王忠明 王学武 《现代应用物理》 2021年第3期56-64,共9页

基于实验物理与工业控制系统(EPICS)设计开发了分布式西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)控制系统。该系统结合EPICS的3层系统架构特点,包括数据与控制、连锁保护及同步与事件触发3个网络,通过类似插件的方式将服务器、IOC及OPI等接入到树... 基于实验物理与工业控制系统(EPICS)设计开发了分布式西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)控制系统。该系统结合EPICS的3层系统架构特点,包括数据与控制、连锁保护及同步与事件触发3个网络,通过类似插件的方式将服务器、IOC及OPI等接入到树形拓扑局域网中,实现了对所有被控设备的监测、控制和触发功能,并保护电源、磁铁等各类设备安全稳定运行。同时开发了数据存储系统,用于存储装置的运行数据。测试结果表明,XiPAF控制系统具备运行稳定、可靠性高及维护方便的特点,满足XiPAF调束和运行的需要。 展开更多

关键词 西安200mev质子应用装置 控制系统 EPICS 连锁保护系统 数据存储系统

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西安200MeV质子应用装置脉冲电源控制系统

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作者 胡闯 魏崇阳 +9 位作者 王强 赵晨 王茂成 闫逸花 郑曙昕 姚红娟 程诚 关遐令 王学武 王忠明 《现代应用物理》 2021年第3期79-84,共6页

西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)控制系统是采用实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计开发研制的分布式控制系统,包含了设备安全联锁网络、同步定时网络和数据与控制网络。XiPAF脉冲电源控制系统是其中一个子系统,集成在3个网络当中,... 西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)控制系统是采用实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计开发研制的分布式控制系统,包含了设备安全联锁网络、同步定时网络和数据与控制网络。XiPAF脉冲电源控制系统是其中一个子系统,集成在3个网络当中,该系统通过EPICS输入输出控制程序(IOC)和实时数据记录器(RTDL)网络客户端程序,采用多种通信协议与电源通信并进行控制,实现了XiPAF脉冲电源监测、控制、触发和安全联锁功能,适当简化了脉冲电源的操作流程,并对多台脉冲电源实现了集约化管理。经整机实验表明,该系统满足装置稳定运行和物理调束需求,目前已正式投入运行。 展开更多

关键词 西安200mev质子应用装置 加速器 控制系统 EPICS 脉冲电源

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质子单粒子效应数据信息系统设计及实现

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作者 白小燕 郭晓强 +3 位作者 王桂珍 王忠明 赵雯 刘敏波 《现代应用物理》 2021年第3期112-118,共7页

从设计和实现2个方面介绍了质子单粒子效应数据信息系统。该系统围绕西安200 MeV质子应用装置而建,不仅能收集与质子试验相关的试验条件和试验结果等信息,形成资源中心,而且能管理与质子试验相关的机时分配、材料及报告审核等业务流程,... 从设计和实现2个方面介绍了质子单粒子效应数据信息系统。该系统围绕西安200 MeV质子应用装置而建,不仅能收集与质子试验相关的试验条件和试验结果等信息,形成资源中心,而且能管理与质子试验相关的机时分配、材料及报告审核等业务流程,实现了静态资源与动态业务管理的有机融合,可对辐照效应数据进行全寿命周期管理,保证数据的完整性、规范性和可追溯性,并提高管理效率和应用水平。 展开更多

关键词 数据信息系统 西安200 mev质子应用装置 资源管理 业务管理

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基于Open XAL的西安200MeV质子应用装置同步环调束软件开发

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作者 张辉 杨业 +3 位作者 王忠明 王茂成 魏崇阳 王敏文 《现代应用物理》 2021年第3期48-55,共8页

以Open XAL为基础开发了西安200 MeV质子应用装置虚拟加速器、虚拟磁铁和调束软件等。其中同步环调束软件开发过程经过前期需求调研、功能开发、界面开发和虚拟运行测试等,全部工作于2018年年底前完成,经调束实验验证,5种调束软件发挥... 以Open XAL为基础开发了西安200 MeV质子应用装置虚拟加速器、虚拟磁铁和调束软件等。其中同步环调束软件开发过程经过前期需求调研、功能开发、界面开发和虚拟运行测试等,全部工作于2018年年底前完成,经调束实验验证,5种调束软件发挥了辅助调束作用。 展开更多

关键词 调束软件 Open XAL 西安200mev质子应用装置 虚拟加速器 EPICS

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基于14.6MeV国产医用回旋加速器的铜-64制备

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作者 陈俊艺 许志翾 +2 位作者 徐梦欣 蔡杰 刘志博 《同位素》 CAS 2024年第6期521-528,共8页

铜-64(^(64)Cu,T1/2=12.7 h)是一种具有适中半衰期的医用放射性核素,被用于正电子发射断层扫描显像,并可以与67Cu构成诊疗核素对,实现诊疗一体化的靶向核素治疗。为研究在国产14.6 MeV质子回旋加速器上通过64Ni(p,n)^(64)Cu反应制备^(64... 铜-64(^(64)Cu,T1/2=12.7 h)是一种具有适中半衰期的医用放射性核素,被用于正电子发射断层扫描显像,并可以与67Cu构成诊疗核素对,实现诊疗一体化的靶向核素治疗。为研究在国产14.6 MeV质子回旋加速器上通过64Ni(p,n)^(64)Cu反应制备^(64)Cu,本研究基于计算模拟和实验优化后的电镀靶站和降能膜设计,选择导热能力较强的石墨作为降能膜材质,在10.4→8.7 MeV质子能量下制备^(64)Cu并避免^(63)Cu杂质产生。在50μA束流下辐照64Ni靶件1 h得到5.22 GBq ^(64)Cu(衰变校正后),通过阴离子交换法获得摩尔活度>5 GBq/nmol的^(64)Cu产品,放射核素纯度99.90%,校正后产额104 MBq/(μA·h),经模拟优化,提高64Ni的利用率,减少^(63)Cu杂质,获得高质量^(64)Cu产品,以上结果可为其他可能的医用核素制备,以及在其他设施上实现^(64)Cu的制备提供参考。 展开更多

关键词 铜-64制备 14 mev医用质子回旋加速器 核医学 靶站设计

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100 MeV强流质子回旋加速器超高真空系统研制 被引量：3

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作者 潘高峰 张素平 +4 位作者 李振国 张天爵 宋国芳 邢建升 秦久昌 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2084-2088,共5页

中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^(-6) Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用... 中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^(-6) Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用的通路有限,为此主真空系统设计为内置式低温冷板结合商业低温泵的排气方案以增加系统整体的抽气能力。设计、加工完成的真空系统已成功应用于100 MeV强流质子回旋加速器上,为加速器的束流调试和正常供束提供了有利的保障。 展开更多

关键词 100mev强流质子回旋加速器 真空系统 内置式低温冷板

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CYCIAE-100的直流流强监测器研制及实验验证 被引量：1

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作者 温立鹏 管锋平 +3 位作者 郑侠 安世忠 吕银龙 张天爵 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2089-2094,共6页

100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速H-,引出质子束能量为75~100MeV、最大束流强度为200μA。为对束流输运线上的质子束流强度进行无阻挡实时监测,选择了直流流强监测器(DCCT),其在设计上考虑了空间限制、杂散磁场和外部高频干扰... 100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速H-,引出质子束能量为75~100MeV、最大束流强度为200μA。为对束流输运线上的质子束流强度进行无阻挡实时监测,选择了直流流强监测器(DCCT),其在设计上考虑了空间限制、杂散磁场和外部高频干扰信号等因素对探头的影响。探头外采用了三重磁屏蔽设计,磁屏蔽外为1层黄铜的电屏蔽。采用了绝缘垫圈隔断束流输运线的直流导电性,束流输运线管壁通有冷却水以保证探头温度稳定。在绝缘垫圈处增加电容以满足探头对电容值的要求。采用高精度PLC-AI模块对DCCT的输出电压进行了读取。通过模拟束流的实验验证表明,DCCT设计合理可行,测量结果的线性度、误差等指标符合设计要求。 展开更多

关键词 直流流强监测器 控制系统 100mev强流质子回旋加速器

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