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大功率花瓣加速器X射线闪光放射治疗设备设计研究
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作者 廖树清 何小中 +5 位作者 杨柳 唐若 魏涛 张卓 石金水 邓建军 《中国医学装备》 2024年第1期21-23,28,共4页
目的:研究设计一种用于超高剂量率的闪光放射治疗(Flash-RT)设备,用于超高剂量率Flash-RT的机制研究。方法:Flash-RT设备的设计基于大功率花瓣加速器技术路线,可实现Flash-RT对超高剂量率及多照射角度的需求。从设备总体设计、主要组件... 目的:研究设计一种用于超高剂量率的闪光放射治疗(Flash-RT)设备,用于超高剂量率Flash-RT的机制研究。方法:Flash-RT设备的设计基于大功率花瓣加速器技术路线,可实现Flash-RT对超高剂量率及多照射角度的需求。从设备总体设计、主要组件及特点、束流动力学设计、移动及初步实验平台搭建等方面开展相应设计与研究。结果:设计的Flash-RT设备剂量率在距离靶点0.8 m处可达到100 Gy/s,并且容易实现多角度的放射治疗方式。结论:基于大功率花瓣加速器技术路线设计的X射线设备,可实现超高剂量率的医用Flash-RT设备机制的研究。 展开更多
关键词 闪光放射治疗(Flash-RT) 花瓣加速器 超高剂量率 多角度
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一种小尺寸轫致辐射转换靶设计
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作者 荆晓兵 石金水 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期112-116,共5页
以减小直线感应加速器X射线光源横向尺寸为目标,开展轫致辐射转换靶的设计。对聚焦打靶过程中电子束运动轨迹进行分析,指出同一个电子束轨迹分布,既可以描述为电子束在某纵向位置处具有一定的横向展宽,也可以描述为电子束保持较小横向... 以减小直线感应加速器X射线光源横向尺寸为目标,开展轫致辐射转换靶的设计。对聚焦打靶过程中电子束运动轨迹进行分析,指出同一个电子束轨迹分布,既可以描述为电子束在某纵向位置处具有一定的横向展宽,也可以描述为电子束保持较小横向尺寸时的轴向分布展宽,由此提出在束腰附近放置多个小靶片实现聚焦电子束有效阻挡的小尺寸多层靶概念设计。采用EGS4程序对X射线产额进行计算,发现靶厚度在一定范围内改变时X射线产额变化较小,基于这一规律完成了小尺寸多层靶的结构设计。进一步考察了一个设计应用实例,当聚焦电子束最小包络直径3 mm、会聚角100 mrad时,对比大尺寸靶,采用小尺寸多层靶可以获得等效直径减小约50%、产额减小约10%的X射线光源。该设计方法有望在相同的电子束品质和聚焦条件下,获得横向尺寸小于电子束最小束包络直径的X射线光源,具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 直线感应电子加速器 X射线光源 强流电子束 聚焦 轫致辐射转换靶
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X射线闪光放射治疗临床应用设备研究进展
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作者 唐若 何小中 +6 位作者 朱鹏飞 张卓 黄子平 廖树清 魏涛 杨柳 石金水 《中国医学装备》 2024年第1期24-28,共5页
自2014年发现超高剂量率闪光放射治疗(Flash-RT)对正常组织的保护效应以来,得到了放射治疗学科的广泛关注。超高剂量率Flash-RT的研究需求对现有的放射治疗设备提出了新的挑战。本综述从X射线Flash-RT的研究和临床应用需求出发,分析Flas... 自2014年发现超高剂量率闪光放射治疗(Flash-RT)对正常组织的保护效应以来,得到了放射治疗学科的广泛关注。超高剂量率Flash-RT的研究需求对现有的放射治疗设备提出了新的挑战。本综述从X射线Flash-RT的研究和临床应用需求出发,分析Flash-RT对设备提出的新需求,介绍目前具备X射线Flash-RT实验能力的科研设施,以及正在开发的专用Flash-RT设备的情况。Flash-RT机制的研究需要现有高能X射线源设备向大功率方向发展,而Flash-RT的临床应用要求这些瞬态大功率装置具备多角度照射、适形放射治疗等放射治疗技术。目前,我国对X射线Flash-RT装置的研究处于世界前列,有望在X射线Flash-RT领域实现高端医疗设备的率先突破。 展开更多
关键词 闪光放射治疗(Flash-RT) 放射治疗设备 大功率X射线设备
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基于Mie散射在线测量真空弧放电液滴方法探索
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作者 董攀 田昌 +5 位作者 李杰 王韬 于海涛 苏明旭 何佳龙 石金水 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期149-156,共8页
金属液滴是真空弧放电的伴随产物,它对理解阴极斑放电性质具有重要作用,而且对工程应用也有重要影响.金属液滴的测量一般采用离线的收集法,不能获得全部空间和单次放电信息.本文提出了一种通过Mie散射在线测量真空弧放电液滴的新方法,... 金属液滴是真空弧放电的伴随产物,它对理解阴极斑放电性质具有重要作用,而且对工程应用也有重要影响.金属液滴的测量一般采用离线的收集法,不能获得全部空间和单次放电信息.本文提出了一种通过Mie散射在线测量真空弧放电液滴的新方法,并对它的可行性进行了探索研究.首先通过仿真程序计算了钛金属液滴的散射光性质,结果表明小直径颗粒散射光在全部角度上均有分布,随着直径增加,散射光越来越集中在前向,这为不同直径液滴信号的反演提供了可能.接着对探测器进行了分环设计,当探测器分为35环时,光能系数矩阵容易求解,同时保证测量系统具有良好的分辨率.初步实验结果表明,钛金属液滴直径主要分布在9.8μm附近,验证了Mie散射测量真空弧液滴方法的有效性.但液滴直径分布和离线测量有较大差异,缺少小直径液滴信息,主要原因来源于测量系统信噪比不够,不能有效地获得小直径液滴散射信号,还需要进一步优化. 展开更多
关键词 MIE 散射 真空弧放电 液滴 探测器
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直线感应加速器中四极磁铁聚焦强流电子束研究
5
作者 荆晓兵 王毅 +1 位作者 杨治勇 石金水 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2435-2442,共8页
为获取小尺寸束斑,研究了直线感应加速器(LIA)产生的强流电子束在四极磁铁作用下的聚焦特性,并对限制最小束斑尺寸的因素进行了分析。结果表明,使用聚焦能力强、像差小的四极磁铁作为聚焦元件具有获取小尺寸束斑的潜力。使用数值模拟程... 为获取小尺寸束斑,研究了直线感应加速器(LIA)产生的强流电子束在四极磁铁作用下的聚焦特性,并对限制最小束斑尺寸的因素进行了分析。结果表明,使用聚焦能力强、像差小的四极磁铁作为聚焦元件具有获取小尺寸束斑的潜力。使用数值模拟程序完成了四极磁铁聚焦束线的初步设计,并在直线感应加速器平台上开展了实验研究,获得了对称性较好、横向尺寸小于2 mm的X射线焦斑,验证了四极磁铁聚焦强流电子束获取小尺寸束斑的可行性。同时,提出了优化的四极磁铁聚焦束线设计方案,预期可在同样入射电子束条件下获得横向尺寸约1 mm的束斑。 展开更多
关键词 直线感应加速器 强流电子束 四极磁铁 聚焦
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建设高水平专业分会 助力科技自立自强——以中国核学会脉冲功率技术及其应用分会为例
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作者 邹文康 王勐 +5 位作者 石金水 邓建军 张朝辉 秦玲 田青 张道源 《学会》 2023年第12期36-41,共6页
在加快实现高水平科技自立自强过程中,以学会为代表的专业学术性团体将发挥重要作用。该文以中国核学会脉冲功率技术及其应用分会为例,介绍在加快实现高水平科技自立自强背景下,作为中国科协下属的二级专业学会,努力建设高水平专业学术... 在加快实现高水平科技自立自强过程中,以学会为代表的专业学术性团体将发挥重要作用。该文以中国核学会脉冲功率技术及其应用分会为例,介绍在加快实现高水平科技自立自强背景下,作为中国科协下属的二级专业学会,努力建设高水平专业学术分会的实践和探索。 展开更多
关键词 科技自立自强 科技社团 学会建设
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神龙二号加速器及其关键技术 被引量:27
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作者 石金水 邓建军 +30 位作者 章林文 李劲 夏连胜 陈思富 代志勇 李勤 李洪 赖青贵 禹海军 江孝国 杨安民 黄子平 李远 张篁 李欣 蒋薇 秦玲 刘小平 谌怡 廖树清 谢宇彤 陈德彪 何佳龙 章文卫 朱隽 丁亨松 戴光森 王远 王毅 马冰 王敏鸿 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-8,共8页
神龙二号加速器是一台以M H z 猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器.该加速器输出的三脉冲电子束,相邻两脉冲间最小时间间隔300 n s ,而且可调,每个脉冲电子束的电子能量1 8 -20 M e V 、束流强度大于等于2 k A .当电子束与轫致... 神龙二号加速器是一台以M H z 猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器.该加速器输出的三脉冲电子束,相邻两脉冲间最小时间间隔300 n s ,而且可调,每个脉冲电子束的电子能量1 8 -20 M e V 、束流强度大于等于2 k A .当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时,可产生三个强X 光脉冲,X 光斑点尺寸小于等于2 m m ( F W H M ),距靶1 m 处照射量大于等于7 . 7 4 × 1 0^- 2C /k g ( 0 0 R ).该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等. 展开更多
关键词 直线感应加速器 三脉冲 猝发 脉冲功率 束流
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12MeV直线感应电子加速器 被引量:19
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作者 石金水 丁伯南 +5 位作者 邓建军 何毅 李劲 戴光森 文龙 曹国高 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期599-604,共6页
12MeV直线感应电子加速器(LIA)是经10MeVLIA能量升级和系统改进而来,该机通过在10MeVLIA加速末端续接四个加速组元并调整脉冲功率系统,将输出的电子束的能量升级至12MeV;同时,重新设计的输运磁场分... 12MeV直线感应电子加速器(LIA)是经10MeVLIA能量升级和系统改进而来,该机通过在10MeVLIA加速末端续接四个加速组元并调整脉冲功率系统,将输出的电子束的能量升级至12MeV;同时,重新设计的输运磁场分布及聚焦系统更趋于合理,使经10MeVLIA升级和改进后的12MeVLIA,打靶电子束能量达到12MeV,束流约2.6kA,脉冲半高宽约89ns,焦斑约4mm。 展开更多
关键词 直线感应 电子加速器 脉冲功率 束输运 聚焦
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12MeV LIA X射线斑点测试及其调制传递函数 被引量:8
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作者 石金水 李劲 +1 位作者 何毅 梁学法 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期177-179,共3页
介绍了测试12MeVLIAX光斑点的测试系统,利用刀口法和大孔成像法测出所成像的黑密度分布,获得X光斑点大小结果;根据该光源的近乎轴对称特点和大孔所成像的密度分布,经数值处理拟合出斑点强度的空间分布;利用该系统。
关键词 X射线 斑点 调制传递函数 直线加速器
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交变极性聚焦磁场抑制Corkscrew运动的机理 被引量:6
10
作者 石金水 林郁正 丁伯南 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期503-507,共5页
分析了对强流相对论电子束采用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件 ,提出了采用交变极性聚焦磁场抑制 Corkscrew运动的机理。数值计算结果表明 ,在采用交变周期为 1 m、峰值磁场设为 0 .2 T的情况下 ,对于能量为 1 2 Me V的电子束 ,... 分析了对强流相对论电子束采用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件 ,提出了采用交变极性聚焦磁场抑制 Corkscrew运动的机理。数值计算结果表明 ,在采用交变周期为 1 m、峰值磁场设为 0 .2 T的情况下 ,对于能量为 1 2 Me V的电子束 ,当聚焦布局长度为 2 .8m时 ,束质心位移可从 5mm(始端 )被抑制至近似 0 (终端 ) ;对于能量为 2 0 Me V的电子束 ,当聚焦布局长度为 4 .5m时 ,束质心位移可从 5mm(始端 )被抑制至近似 0 (终端 )。 展开更多
关键词 交变极性聚焦 稳定解 CORKSCREW运动 强流相对论电子束 数值计算
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螺线管场下强流相对论电子束焦斑尺寸的限制 被引量:4
11
作者 石金水 林郁正 丁伯南 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期245-249,共5页
分析了螺线管场下影响强流相对论电子束聚焦的主要因素 ,并给出了各影响因素所限制的最小焦斑。计算结果表明 ,当发射度和能散度的值分别控制在 0 .397mm· rad和1 %以内 ,单个螺线管磁轴的偏心不大于 0 .54mrad;初始注入束偏心不大... 分析了螺线管场下影响强流相对论电子束聚焦的主要因素 ,并给出了各影响因素所限制的最小焦斑。计算结果表明 ,当发射度和能散度的值分别控制在 0 .397mm· rad和1 %以内 ,单个螺线管磁轴的偏心不大于 0 .54mrad;初始注入束偏心不大于 1 mrad时 ,对于2 0 Me V、3k A的电子束和 1 5Me V、2 .5k A的电子束 ,最终打靶束焦斑均可小于 1 .5mm。 展开更多
关键词 螺线管场 强流相对论电子束 偏心 焦斑
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闪光X射线照相光源的发展 被引量:1
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作者 石金水 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期75-81,共7页
闪光X射线照相是利用加速器产生的短脉冲X射线对快速运动的致密客体进行透视照相的技术。概述了闪光X射线照相对X射线的性能要求;回顾了闪光X射线照相及其加速器的发展历程;分析了闪光X射线照相用加速器的发展方向。
关键词 闪光X射线照相 脉冲功率 加速器 X射线源
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利用交变极性聚焦磁场抑制束质心的Corkscrew运动
13
作者 石金水 李勤 +3 位作者 禹海军 马冰 林郁正 丁伯南 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期202-206,共5页
对强流相对论电子束采用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解,只要电子束的能量大于一定值,且合理设置聚焦布局,可达到稳定解所要求的条件。数值计算结果表明,在采用交变周期为0.81m、峰值磁场设为0.2T的情况下,对于能量为11.2 MeV的电子束... 对强流相对论电子束采用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解,只要电子束的能量大于一定值,且合理设置聚焦布局,可达到稳定解所要求的条件。数值计算结果表明,在采用交变周期为0.81m、峰值磁场设为0.2T的情况下,对于能量为11.2 MeV的电子束,当聚焦布局长度为2.5m时,束质心位移从5mm (始端) 被抑制至趋近于0 (终端)。实验时,采用了数值计算相近的聚焦布局,所获得的实验结果与计算结果基本一致。 展开更多
关键词 交变极性聚焦 稳定解 束质心 CORKSCREW运动 强流相对论电子束 电子运动 磁场
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场致发射阳极用钨网的寿命特性分析
14
作者 石金水 禹海军 +1 位作者 李勤 马冰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期957-960,共4页
 通过扫描电镜分析和实验验证,分析了场致发射阳极用钨网被破坏的成因。对钨网进行淬火处理,使钨网表面形成一定厚度的氧化膜,可显著提高钨网使用寿命。不同的淬火温度,将使钨网表面形成不同厚度的氧化膜。实验结果表明,氧化膜厚度的改...  通过扫描电镜分析和实验验证,分析了场致发射阳极用钨网被破坏的成因。对钨网进行淬火处理,使钨网表面形成一定厚度的氧化膜,可显著提高钨网使用寿命。不同的淬火温度,将使钨网表面形成不同厚度的氧化膜。实验结果表明,氧化膜厚度的改变,将明显影响钨网的使用寿命。当脉宽90ns、束流6kA、能量1MeV的电子束透过钨网时,钨网表面的氧化膜厚度选在0.4μm左右为宜。 展开更多
关键词 钨网 淬火处理 氧化膜 场致发射阳极 寿命 场致发射二极管
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利用高温超导体聚焦强流相对论电子束的研究
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作者 石金水 李勤 +9 位作者 马冰 邓建军 文龙 禹海军 王敏洪 刘柯钊 张厚亮 吴士玉 赵正平 陈勇忠 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期223-226,共4页
介绍了利用YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束,把超导透镜研制成圆锥形,两端口内径分别为 60mm和 40mm,透镜长100mm,壁厚4mm,其陪衬样品超导特性T_c≥90K, J_c≥150... 介绍了利用YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束,把超导透镜研制成圆锥形,两端口内径分别为 60mm和 40mm,透镜长100mm,壁厚4mm,其陪衬样品超导特性T_c≥90K, J_c≥150A/cm~2.实验研究采用两套方案,结果表明,超导透镜具有明显的聚焦效果,并可有效控制束流强度分布,使被聚焦电子在束横截面上的强度均匀分布。 展开更多
关键词 高温超导体 透镜 强流相对论电子束 聚焦
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超导透镜及其聚焦行为(英文)
16
作者 石金水 林郁正 +1 位作者 丁伯南 罗达十 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期307-311,共5页
理论上分析了利用高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束的机理。实验研究中 ,研制出的YBa2 Cu3 O7-δ高温超导体作为透镜的传输和聚焦性能得到验证。结果表明 ,超导透镜具有明显的聚焦效果 ,并可有效控制束流强度分布 ,使被聚焦电子... 理论上分析了利用高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束的机理。实验研究中 ,研制出的YBa2 Cu3 O7-δ高温超导体作为透镜的传输和聚焦性能得到验证。结果表明 ,超导透镜具有明显的聚焦效果 ,并可有效控制束流强度分布 ,使被聚焦电子在束横截面上的分布更为均匀。 展开更多
关键词 超导透镜 强流相对论电子束 聚焦 高温超导体 束流强度分布
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交变极性聚焦及其效应模拟
17
作者 石金水 李勤 +1 位作者 龙继东 禹海军 《信息与电子工程》 2003年第1期59-63,共5页
利用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件,合理设置聚焦布局,可有效抑止束质心的Corkscrew运动。实验结果表明,采用交变极性聚焦场聚焦,抑制了束脉冲顶部质心横向运动的发展,同时可剔除束脉冲前后沿能散度较大的那部分束。对实验所获... 利用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件,合理设置聚焦布局,可有效抑止束质心的Corkscrew运动。实验结果表明,采用交变极性聚焦场聚焦,抑制了束脉冲顶部质心横向运动的发展,同时可剔除束脉冲前后沿能散度较大的那部分束。对实验所获束质心运动结果进行了打靶效应模拟,采用交变极性聚焦场聚焦,抑制束质心横向运动的效果是显著的。 展开更多
关键词 交变极性聚焦 稳定解 束质心 CORKSCREW运动 效应模拟
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2006年直线加速器会议情况介绍
18
作者 石金水 邓建军 《高能量密度物理》 2006年第4期180-183,184,共5页
1 会议概况 2006年直线加速器会议(Linac06)于2006年8月21-25日在美国田纳西州Knoxville市召开,会议由美国能源部下属Oak Ridge实验室和Argonne实验室主办。会议期间交流论文270余篇,与会代表约300人,分别来自美国、加拿大、德国... 1 会议概况 2006年直线加速器会议(Linac06)于2006年8月21-25日在美国田纳西州Knoxville市召开,会议由美国能源部下属Oak Ridge实验室和Argonne实验室主办。会议期间交流论文270余篇,与会代表约300人,分别来自美国、加拿大、德国、法国、中国、俄罗斯、英国、意大利、瑞士、韩国、日本、以色列、印度等十几个国家。中国有6名代表参加,分别来自中国工程物理研究院流体物理研究所、中国科学院高能物理研究所、中国科学技术大学和北京大学。 展开更多
关键词 会议概况 直线加速器 中国科学院高能物理研究所 中国工程物理研究院 中国科学技术大学 美国能源部 田纳西州 北京大学
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神龙一号"直线感应加速器物理设计 被引量:37
19
作者 邓建军 丁伯南 +6 位作者 王华岑 戴光森 程念安 章林文 张开志 戴志勇 石金水 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期502-504,共3页
 介绍了"神龙一号"直线感应加速器物理设计的主要考虑。"神龙一号"加速器是一台电子直线感应加速器,由3.6MeV感应迭加型注入器、72个感应加速腔、脉冲功率系统、束流输运和聚焦系统、控制系统和真空、绝缘油、绝...  介绍了"神龙一号"直线感应加速器物理设计的主要考虑。"神龙一号"加速器是一台电子直线感应加速器,由3.6MeV感应迭加型注入器、72个感应加速腔、脉冲功率系统、束流输运和聚焦系统、控制系统和真空、绝缘油、绝缘气体以及去离子水系统组成。能产生20MeV、束流大于2.5kA,脉冲宽度为60ns的强流脉冲电子束,X光焦斑均方根直径为1.5mm。 展开更多
关键词 直线感应加速器 脉冲功率 束流输运和聚焦 物理设计
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用于电子束参数测量的高速分幅相机 被引量:18
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作者 江孝国 郭宝平 +4 位作者 邓建军 牛憨笨 单宝忠 张开志 石金水 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期99-103,共5页
具有时间分辨能力的高能强流电子束束流参数测量需要高速的分幅相机,其幅间间隔时间要求达到10ns的水平,每幅曝光时间不大于5ns。针对这种难度较大的应用要求,结合快速电子技术、图像增强技术、光学分光技术等多门学科的成果,成功研制... 具有时间分辨能力的高能强流电子束束流参数测量需要高速的分幅相机,其幅间间隔时间要求达到10ns的水平,每幅曝光时间不大于5ns。针对这种难度较大的应用要求,结合快速电子技术、图像增强技术、光学分光技术等多门学科的成果,成功研制了一台可用于高能强流电子束束流参数的时间分辨测量的高速分幅相机,图像幅间间隔时间最快到达10ns,最小的曝光时间为3ns,一次可以拍摄8幅图像,图像分辨率为1376×1035,标准幅面可以达到Φ80mm,完全满足了目前的测量要求。 展开更多
关键词 分幅相机 分光锥 图像增强器 CCD
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