束流动力学

摘要： 针对回旋加速器的束流动力学设计,基于Geant4模拟研究,提供一种可行的数值模拟方法。通过电磁场仿真软件Opera建立相应的电磁场数据导入到Geant4中进行插值计算,利用Geant4自带的电磁场微分方程与微分方程求解器计算粒子的平衡轨道,振荡频率以及加速轨道。其结果表明:对于横向运动而言,Geant4的计算结果与传统数值方法计算结果趋于一致;对于轴向运动而言,由于磁场插值方法的差异性,二者有一定的区别,对于在加速过程中的非平衡粒子,其能量变化围绕平衡粒子振荡。对于束损,通过限制粒子的运动时间,轴向位移加快计算效率,加入电极碰撞的判定使模拟更趋近实际情况。

摘要： 2.5 MeV废水处理加速器以1.5 MW的速调管为微波功率源,在加速管入口处提供不低于1.3 MW的微波功率,在长约76 cm的行波加速管中将电子束加速到2.5 MeV/5 kW。加速器工作频率为S波段2 856 MHz。文本介绍了加速管的物理设计,采用数值计算方法完成了加速管束流动力学设计,并用PARMELA进行了验证计算,得到了较好的一致性。建立了加速管射频结构模型,完成了加速腔、耦合器的计算和场分布调整,优化后加速管在工作点驻波比为1.01,驻波比小于1.2的带宽约为2 MHz。

摘要： 高重复频率、高平均流强的电子枪具有十分广泛的应用.设计了一台束团重复频率为325 MHz在CW模式工作的微波栅控高压型热阴极电子枪,并详细论述了该类型微波栅控电子枪的实验原理.在该类型电子枪的设计中,首先需要利用仿真模拟软件EGUN、POISSON(PoissonSuperfish)、GPT(General Particle Tracer)完成300 kV直流高压电子枪的结构设计,并进行束流动力学验证计算.为将微波馈入该直流电子枪的阴栅极之间,进行了该微波栅控电子枪的供电系统设计,完成了从射频功率源到同轴热阴极的阻抗匹配方案,设计了一种325 MHz双模式同轴供电器件,并进行了验证与分析.

摘要： 高能强流质子加速器在核物理与粒子物理等前沿研究领域、大众健康和先进能源等国民经济领域均有十分广泛而重要的应用。目前国际上的高功率质子装置主要为等时性回旋加速器、超导直线加速器以及快循环同步加速器。目前3种技术路线均有一定的局限性,如等时性回旋加速器的能量极限(约1GeV)、同步加速器的重复频率极限以及超导直线加速器的占地以及成本问题。基于此,中国原子能科学研究院于2019年国际回旋加速器和应用会议上提出了一台2GeV 6 MW等时性FFAG加速器设计方案,并于FFA’20国际会议上提出避免穿越υr=3共振的改进方案。

摘要： 平均功率高达5~10 MW的质子束,在核物理与粒子物理前沿研究、大众健康、先进能源等领域均有十分重要的应用。针对高能连续波固定磁场交变梯度加速器(FFAG)研究上展现的技术发展前景和挑战,中国原子能科学研究院提出新的设计原理,突破传统圆型加速器的1GeV等时性能量上限,提出2GeV/6 MW连续波质子FFAG设计方案。

摘要： 针对单粒子效应测试对质子束能量的要求,中国原子能科学研究院设计了一台300 MeV/A H2+超导回旋加速器,该加速器使用超导线圈实现主磁铁小型化,剥离引出H2+离子获得可变能量的质子束.通过调节剥离点位置和分析剥离后质子的轨迹与束流包络,对该加速器引出过程的束流动力学进行了研究,完成了引出过程的物理设计.结果表明,此台加速器可在205～240 MeV、265～300 MeV内连续变能量引出质子,在更低能量范围内有单能量点引出质子的能力.%In order to meet the requirement of proton beam energy for single event effect testing,a 300 MeV/A H2+ superconducting cyclotron was designed at China Institute of Atomic Energy.The cyclotron applies superconducting coil to reduce the size of main magnet and provides variable energy proton beams by stripping extraction H2+ ions.Beam extraction dynamics was studied by adjusting the stripping point and analyzing the proton trajectory and beam envelop,and the physical design of extraction was accomplished.The results show that the cyclotron is able to extract variable energy protons in 205-240 MeV and 265-300 MeV continuously,and retain the ability of mono-energy extraction at lower energy range.

摘要： 本文介绍了10 MeV/100 kW的高平均束流功率工业辐照加速器束流动力学模拟结果及其加速结构的优化设计结果.加速器采用驻波双周期轴耦合结构,1个加速腔和1个耦合腔构成1个加速单元,其工作频率为325 MHz,工作模式为π/2,加速腔和耦合腔之间通过耦合狭缝在轴向以磁耦合的方式耦合在一起.使用SUPERFISH优化加速腔的有效分路阻抗、Kilp系数等关键参数.束流动力学方面,使用PARMELA模拟论证在粒子源提供2.5 keV、500 mA的电子束后,通过6个加速腔可得到10 MeV/100 kW的平均束流功率.加速腔优化完成后使用CST对耦合腔进行了设计,此时由6个加速单元组成的加速结构有效分路阻抗为23.9 MΩ/m、无载品质因数为29 347,各加速腔与相邻的耦合腔耦合系数为4.7％,工作模式与其相邻模式的最小频率间隔为2 MHz,每个加速单元功耗为290 kW.%An accelerating structure to obtain the average beam power of 10 MeV/100 kW for high average beam power industrial irradiation accelerator was developed.The results of beam dynamics studies and accelerating structure optimizations are as follows.The accelerator uses a bi-periodic standing wave on-axis coupling structure.An accelerating cavity and a coupling cavity form an accelerating structure unit.The operating frequency of the unit is 325 MHz at π/2 mode.The coupling slots were used to couple the accelerating cavity and the coupling cavity together by magnetic coupling.The SUPERFISH code was used to optimize some key parameters like effective shut impedance and Kilp factor.The PARMELA code was used for beam dynamics studies.A 2.5 keV/500 mA electron beam was injected into an accelerating structure which consists of 6 accelerating cells to obtain the average beam power of 10 MeV/100 kW.The CST-MWS code was used to design the coupling cavity.The optimization results of the accelerator consisting of 6 accelerating structure units are that the effective shut impedance is 23.9 MΩ/m,the unloaded quality factor is 29 347,the coupling factor between every accelerating cavity and its adjacent coupling cavity is 4.7％,the π/2 mode isolation bandwidth is 2 MHz,and the peak power loss is no more than 290 kW per unit.

摘要： 直线加速器中大规模带电粒子的追踪对高电流直线加速器的设计和优化至关重要.本文介绍了3维异构并行束流动力学模拟软件LOCUS3DG的开发现状,这是基于以前开发的并行束流模拟软件LOCUS3D.粒子按照一定比例同时分配到CPU和GPU中,并开发了一种有效的异构并行3维泊松方程求解器.在美国阿汞国家实验室的BGP超级计算机,中国科学院超算中心和国家超算天津中心的集群上对软件进行了详细的测试,并得到了测试结果.最后,针对清华大学的RFQ加速器装置采用了1.0e8个粒子进行模拟,得到了束团详细的统计信息.

摘要： 为了进一步扩大超过库仑位垒的重离子种类,HI-13串列加速器升级工程计划在串列的后面增设一套超导增能器.本文给出了这个增能器的束流动力学设计.该增能器是由放在一个低温柜内的4个QWR谐振腔组成.其设计目标是当频率为108MHz,同步粒子速度为β=0.07时的能量增益可以达到2MeV/q.

摘要： 本文将简要介绍广义相对论中最为重要的引力波效应.建立相应的储存环束流动力学方程,给出了束流响应的解析解,并对结果进行讨论.

摘要： 本文在Kim理论基础上,将Kim理论中的固定首腔腔长为λ/4,改为可变首腔腔长.通过增加首腔腔长作为新的变量,进行了光阴极RF Gum束流动力学分析.

摘要： 西安质子应用装置(XiPAF,Xi'an Proton Application Facility)目前正在研制中,该装置中的200MeV同步加速器采用的是慢引出设计,并且在设计中考虑采用快四极磁铁进行束流反馈控制,即通过响应时间为ms量级的四极磁铁来补偿电源纹波的影响,以实现引出束流更加均匀.快四极磁铁采用无铁芯的cos2θ型磁铁设计,本文给出根据束流动力学计算确定的快四极磁铁参数,磁铁设计结果以及样机加工的结果.

摘要： 中同加速器驱动次临界系统(C-ADS)项目预计于2032年建成一个反应堆热功率为1000 Mw的加速器驱动次临界洁净核能系统.驱动加速器采用RFQ及超导直线加速器将cw质子束加速到1.5 GeV,平均流强为10 mA.ADS对加速器的稳定性和可靠性有很严格的要求,为安全起见,设计流强采用实际流强的两倍(20 mA),而且采用了长漂移段的单元结构,以避免紧凑型结构在恒温器分段时破坏周期结构,导致发射度的增长.强流加速器空间电荷效应引发的共振机制,使束流横向和纵向的运动发生耦合,驱使束流通过横向和纵向温度的交换达到均温状态,并因此造成横向和纵向发射度交换,束流品质变差.AI)S的流强指标并不高,但双倍的设计流强以及加速过程中变频之后流强进一步加倍以及长单元结构的选择,空间电荷的作用已经很显著.本工作讨论了均温设计的条件并结合"Hofmann"的稳定图给出了与流强无关的设计,为C-ADS加速器的设计以及日后可能的流强升级提供了更多的自由度.

摘要： 本文介绍了杀灭邮件中携带炭疽菌用2MeV电子直线加速器的物理设计过程,其中包括加速结构设计和束流动力学的计算:加速结构基本参数、纵向相运动、能量增长情况以及束流能谱、聚焦线圈设计和束流横向聚焦计算等.该加速装置经过测试各项指标已达到设计要求.

摘要： 本文讨论了脉冲束注入、逐步增加同步相位、减小电极调制系数和极间电压等降低RFQ加速器能散的途径,并在此基础上设计了一台能散为0.6﹪的RFQ加速器.该加速器用于加速器质谱对14C,13C,12C3种离子的传输有很强的选择性,有利于降低测量本底、简化装置.

摘要： 本文讨论了脉冲束注入、逐步增加同步相位、减小电极调制系数和极间电压等降低RFQ加速器能散的途径,并在此基础上设计了一台能散为0.6﹪的RFQ加速器.该加速器用于加速器质谱对14C,13C,12C3种离子的传输有很强的选择性,有利于降低测量本底、简化装置.

摘要： 本文讨论了脉冲束注入、逐步增加同步相位、减小电极调制系数和极间电压等降低RFQ加速器能散的途径,并在此基础上设计了一台能散为0.6﹪的RFQ加速器.该加速器用于加速器质谱对14C,13C,12C3种离子的传输有很强的选择性,有利于降低测量本底、简化装置.

摘要： 一种基于向量速度的血流动力学参数的确定方法及超声装置。基于向量速度的血流动力学参数的确定方法包括：向目标区域发射超声波束，目标区域包括血管(S110)；接收从目标区域返回的超声波束的超声回波，以获得超声回波信号(S120)；根据超声回波信号，确定血管中的血流的向量速度(S130)；根据向量速度确定与血流动力学参数对应的标量值(S140)；根据标量值，得到血流动力学参数(S150)。可见，基于向量速度的血流动力学参数的确定方法可以基于血流的向量速度确定各种血流动力学参数，不仅包括基于标量值的血流动力学参数，还可以包括基于方向的血流动力学参数，如此能够为血流的动力学状况提供更加丰富的可供参考的参数，为后续的血流分析提供更加准确的依据。

摘要： 本说明书实施例提供一种颅内血流动力学参数的确定方法，包括：基于CT血管造影数据，确定血管三维模型；基于CT灌注成像数据和CT血管造影数据，确定血管三维模型各进口的边界条件和/或各出口的边界条件。

摘要： 本发明属医学图像处理及应用领域，涉及医学影像后续处理分析技术，具体涉及一种基于脑血流动力学的自动化脑动脉瘤破裂风险分析系统，尤其是一种三维血流动力学自动化计算流程，其计算程序包括模型预处理模块、示踪颗粒模块、径迹统计模块、骨架提取模块、网格化分模块以及流体求解模块；其主程序基于python语言，复杂功能模块基于C++封装为动态库供主程序调用。所述流程只需使用者提供血管stl模型，并指定模型中血流的进出口面和相应的边界条件，即可自动执行输出血流场量结果。本发明通过与临床医生尽可能少的交互可完成血流仿真计算，判断动脉瘤破裂风险分别为，极高危，高危，中危，低危组，方便用物理仿真技术辅助手术方案，有助于临床应用。

摘要： 本发明公开了一种基于气流动力学模型的气幕空间屏障装置，包括风幕机箱和集烟罩，所述风幕箱一侧设有若干射流孔，所述风幕箱顶端设有呼气浓度和气流速度探测仪，所述风幕箱内部设有纳米光触媒及紫外线空气净化装置、流体力学计算机以及过氧化氢空气滤网消毒装置；另外，一种基于气流动力学模型的气幕空间屏障空气净化系统，包括人体呼气收集模块、纳米光触媒及紫外线空气净化模块、汽化过氧化氢空气滤网消毒模块、呼气浓度和气流速度探测仪以及流体力学快速计算机。本发明通过气流动力学模型建立气幕空间屏障，形成层流流场，消除了空气的横向流动，阻断人与人之间的空气交叉传播以及人与空气中残留的气溶胶病毒接触，化解了聚集性扩散病毒的风险。

摘要： 本发明提供一种血压或血流动力学检测感应器的智能定位方法，包括：将检测器包绕在人的手腕处；启动横向驱动装置，驱动感应器沿大致垂直于桡动脉的方向横向移动，并记录过程中感应器在不同位置感测的信号值；根据记录的信号值，确定脉搏搏动最强的位置；横向驱动装置驱动感应器移动并停留在脉搏搏动最强的位置上方；启动垂直驱动装置，驱动感应器沿大致垂直于手腕皮肤表面的方向垂直移动，并记录过程中感应器在不同垂直位置感测的信号值；根据记录的信号值以及预期的压紧状态，确定感应器应当停留的垂直位置；以及垂直驱动装置驱动感应器移动并停留在应当停留的垂直位置。本发明的定位方法能够准确定位感应器，使血压或血流动力学检测更准确。

摘要： 本发明提供一种血压或血流动力学检测感应器的智能驱动装置，包括：固定基体；横向电机(21)，横向电机(21)固定设置在固定基体上；滑块组件(55)，滑块组件(55)上设置有用于容纳感应器的感应器座(71)，并且滑块组件(55)与横向电机(21)传动连接，使得滑块组件(55)能够在横向电机(21)的驱动下相对于固定基体滑动；垂直电机(51)，垂直电机(51)固定设置在滑块组件(55)上；以及连杆组件，连杆组件与垂直电机(51)传动连接，并且连杆组件与用于容纳感应器的感应器座(71)铰接，使得垂直电机(51)的旋转运动转化为感应器座(71)的垂直位置变化。本发明的驱动装置能够准确定位感应器，使血压或血流动力学检测更准确。

摘要： 本申请涉及一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，包括：一对相对的磁极；发动机模拟流道，置于磁极产生磁场中，其侧壁内具有多条流道内表面压力测量通道、多条第一叶片外表面压力测量通道；每条流道内表面压力测量通道、第一叶片外表面压力测量通道一端延伸至发动机模拟流道的外壁面，另一端延伸至发动机模拟流道的内壁面；发动机模拟叶片，连接在发动机模拟流道内，其内具有多条第二叶片外表面压力测量通道；每条第二叶片外表面压力测量通道的一端延伸至发动机模拟叶片的外壁面，另一端延伸至发动机模拟叶片与发动机模拟流道内的连接部位处，该端对应与一条第一叶片外表面压力测量通道延伸至发动机模拟流道内壁面的一端连通。

摘要： 本发明提供了一种血流动力学监测反馈磁控功率车，属于康复运动器械技术领域，该装置包括车体本体和监测装置，车体本体包括固定底座、移动装置和磁控箱，移动装置设置有两组，且分别设置于固定底座的前后两侧，磁控箱设置于固定底座的顶部，磁控箱的左右两侧均设置有防滑脚踏，磁控箱的顶部一侧设置有升降座椅，磁控机身的顶部另一侧设置有升降扶手，升降扶手的顶部设置有显示屏，监测装置包括安装箱，安装箱的内部设置有控制器、蓄电池和血流动力学监测仪，该装置解决了现有技术中的磁控功率车无法真实反映患者的运动康复过程中心脏负荷和心脏做功等心功能指标、稳定性差、不方便移动的问题。

摘要： 本发明涉及一种射频四极加速器的束流动力学设计方法，所述射频四极加速器在径向匹配段和成形段之后包括多个加速单元，其中，该方法在确定射频四极加速器的束流动力学设计的非线性规划模型的决策变量、约束函数和目标函数后，根据前一个加速单元的束流动力学参数，通过非线性规划方法计算当前加速单元的束流动力学参数，然后，判断所计算出的当前加速单元的束流动力学参数中的加速单元出口能量是否已达到射频四极加速器的设计要求的同步能量，若否，则以下一加速单元作为当前加速单元重复上述步骤；若是，则结束对于射频四极加速器的束流动力学设计。

摘要： 本发明涉及一种多间隙加速腔体的束流动力学计算方法，包括：将当前元件的入口处的纵向相空间划分为若干个网格，并给出各个网格对应的横向束流矩阵；根据每个网格在当前元件的入口处在纵向相空间对应的位置，分别计算出该网格在当前元件的出口处在纵向相空间对应的位置；根据每个网格在当前元件的入口和出口处在纵向相空间中对应的位置，计算出当前元件对于该网格的横向传输矩阵，然后根据横向传输矩阵以及该网格在当前元件入口处的横向束流矩阵，计算该网格在当前元件出口处的横向束流矩阵；重复上述步骤确定每个网格在下游元件的出口处的横向束流矩阵，最终根据各个网格在第n个元件出口处的横向束流矩阵计算总的横向束流矩阵。