强激光与粒子束

作者：邓文, 谢亚红, 顾玉明, 江云飞, 刘龙斌, 王昉, 胡纯栋,

关键词：正离子源, 加速器, 绝缘支撑系统, 有限元分析, 绝缘性能, 机械性能,

针对120 keV正离子源，设计了加速器的绝缘支撑系统，确定了绝缘体与支撑法兰的连接方式及相关参数，并通过有限元分析的方法，针对电场集中和连接支撑的问题，开展了绝缘支撑系统的优化设计。分别对绝缘体和电极进行静电模拟，确定了绝缘体的材料及结构参数，研究了加速器的绝缘性能。研究表明各绝缘体周围最大电场值低于4 kV/mm，电极间最大电场值约为14 kV/mm，满足120 keV正离子源加速器耐压要求。其次考虑离子源的垂直安装，在离子源重力作用下EG支撑法兰和绝缘体的连接螺栓要承受很大的正应力和剪应力，开展了加速器的机械性能研究。经过力学分析，螺栓最大正应力为26.336 MPa，剪切力为1.292 MPa。经过模拟分析，螺栓最大正应力为25.867 MPa，与理论解相差1.78%，小于材料的抗拉强度；最大剪切力为1.295 MPa，与理论解相差0.23%，小于材料的抗剪强度。研究结果表明120 keV正离子源加速器机械性能满足设计要求。

来源：2025年第4期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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