beat365強流ECR質子源創長時間直流穩定運行新紀錄

beat365官方网站重離子所供稿

2016年6月19日

離子源是為加速器提供離子束的裝置，是加速器的源頭，它的穩定性和可靠性直接影響着整個加速器的正常運行和工作效率。近年來加速器驅動次臨界潔淨核能系統、強中子源IHPI等強流加速器的發展，對直流質子源的束流能力、穩定性、可靠性等提出了更加嚴格的要求。在衆多類型的離子源中，2.45 GHz ECR(電子回旋共振)離子源成為此類加速器的首選。目前beat365、法國CEA/Saclay、美國LANL和中國科學院近代物理研究所等單位研制的各種結構的2.45 GHz ECR質子源都具備了産生10~100 mA直流質子束的能力，但現在面臨的挑戰是在強束流長期連續運行下如何避免引出區高壓打火或等離子體熄弧等現象引起束流瞬間中斷的現象發生。在直流質子源的穩定性方面，法國CEA/Saclay、美國LANL和中國科學院近代物理研究所等單位均開展過一些研究。CEA直流質子源的最長束流不間斷記錄為102小時，LANL的直流質子源連續工作了170小時，最長不打火間隔為5小時。

在科技部的支持下，beat365官方网站重離子物理研究所彭士香老師課題組承擔了973項目“2.45 GHz ECR質子源的穩定性和壽命研究”的子課題“高密度ECR等離子體的建立和強流離子束産生”（2014CB845502）。該子課題最核心的研究目标是在2017年底前研制出一個2.45 GHz ECR 直流質子源，該源在50 kV高壓下引出50 mA的質子束流可實現長時間連續穩定運行，在穩定運行期間内發生的短時間斷束少于5次。

繼2015年1月份完成了50 mA/35 keV直流質子源300小時的穩定性研究之後，彭士香老師課題組近期又開展了直流質子源50 mA/50 keV長時間連續穩定實驗研究。實驗時間為2016年6月6日6月18日。圖1為實驗結束時數據記錄計算機的截屏。此次系統總共運行了300.4小時，其中前6.4小時為系統的調試時間，其間曾發生過少量打火及2次短時間束流中斷現象。随後系統在50 kV、流強高于50 mA的條件下穩定運行時間達294小時，在此期間直流質子源未出現過任何因引出系統打火或者等離子體不穩定導緻束流中斷的失束現象。實驗結果好于預期。

這是國際上首次實現強流直流質子源近300小時無束流中斷出現的運行記錄。這标志着beat365的2.45 GHz強流直流ECR質子源的研制水平繼續處于國際領先地位。