近物所建成高電荷態重離子RFQ加速器和強流激光離子源

發布時間：2011-01-19 23:01 原文鏈接：近物所建成高電荷態重離子RFQ加速器和強流激光離子源

　　中科院近代物理研究所近期建成一臺高電荷態重離子RFQ（射頻四極）加速器和與之匹配的強流高電荷態激光離子源。這是在我國建成出束的第一臺高電荷態重離子RFQ加速器和第一臺用于加速器的高電荷態激光離子源，在未來的重離子腫瘤治療專用加速器和強流重離子同步加速器等領域具有重大應用前景。

　　通過與國外同行合作建成的高電荷態重離子RFQ加速器是一臺四桿型的RFQ加速器，設計能量約600KeV/u，射頻頻率100MHz，實驗束流調試中所加的射頻功率165kW，脈沖長度300μs，重復頻率1Hz，其目標是加速并獲得幾十毫安的高電荷態重離子脈沖束流。經過初步束流調試，激光離子源產生的多電荷態碳離子束直接注入到RFQ加速器中，12C6+離子經過RFQ加速器加速的能量約600keV/u，在束流診斷系統測量到5－6毫安的脈沖束流，其中12C6+束流強度約2－3毫安。經過優化調試，束流傳輸效率、束流強度和束流穩定性將進一步提高。圖一是RFQ加速器和激光離子源；圖二給出了激光離子源產生的多電荷態譜圖和RFQ加速器出口測量的束流脈沖。

　　同時建成的強流高電荷態激光離子源，利用了一臺3焦耳的Nd/YAG激光器，波長1064nm，脈沖寬度8－10ns，實驗時重復頻率1Hz。這臺激光離子源在離線調試階段，曾產生碳多電荷態混合束流約30－50毫安，其中12C6+束流強度達到4－6毫安。下一步將優化調試，以提高靶上的激光功率密度和產生的高電荷態離子束流強度，一并改進激光等離子體注入系統，以提高注入到RFQ加速器中的束流效率。

　　這種利用激光等離子體直接注入的RFQ加速器的主要特點是省去了低能束流傳輸線，可大幅度減小強流束空間電荷效應，從而可獲得高流強的脈沖離子束。

　　這項工作是趙紅衛研究員領導的研究團隊與國外同行合作完成的，美國布魯海文（BNL）實驗室的同行專家參加了束流調試。該項研究得到中國科學院知識創新工程和國家基金委創新群體等項目的資助。