强激光与粒子束

作者：庞子西, 黄明阳, 陈佳鑫, 吴煜文, 杨涛, 王生,

关键词：中国散裂中子源, 负氢剥离注入, 薄膜剥离, 温升, 电子收集,

负氢剥离注入是强流质子同步加速器累积束流的唯一可行性方案。目前中国散裂中子源（CSNS）采用负氢剥离方案为薄膜剥离注入。由负氢束流穿越剥离膜产生的能量沉积造成的膜片剧烈温升是影响剥离膜寿命和加速器稳定运行的关键问题。同时，剥离产生的高功率残余电子束会产生严重后果，包括：电子在膜中的电离作用造成膜温度升高；电子打在真空盒上造成真空盒热损伤；停留在真空管道中的电子可能被质子束流俘获，造成e-p不稳定性；产生的二次电子会引起严重的电子云效应。主要内容包括两部分：首先，利用有限元分析软件，考虑粒子通过剥离膜的平均穿越次数等参数，模拟剥离膜温升并对不同软件结果进行详细比较，得到剥离膜上的温度场分布，并对未来继续提高的束流功率做出膜表面温升的预测。其次，根据理论计算结果和蒙特卡罗程序Geant4模拟结果对剥离后电子分布进行分析，完善3D计算模型并综合考虑CSNS注入区的电磁场和束流条件，获得电子收集装置的合适位置，给出剥离电子收集方案。

来源：2025年第1期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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