激光驱动质子束的基于永磁体的紧凑输送系统设计优化

激光驱动 (LD) 离子加速器的研究正在新建的短焦距光束井中进行（交互点 2, iP2）。对于利用此类 LD 离子束的应用，需提供束流传输系统，由于紧凑性理想情况下应包含在 3 米内。LD 离子束的大发散和能量宽度构成了与常规加速器束流相比的独特挑战。本文概述了可满足 iP2 质子束线不同应用需求的紧凑传输设计，包括放射性生物学、材料科学和高能密度科学等应用。这些设计针对能量宽度和峰值质子密度等参数进行了优化，以满足特定应用的需求。各种设计仅由永磁体元素组成，这些元素可在小 footprint 上提供高磁场梯度。虽然磁场强度固定，但我们已显示，通过变化磁体的摆放位置，可以有效调节束流大小和能量。每个设计的性能均通过对典型 LD 质子束的高阶粒子跟踪仿真进行评估。针�生物学应用的 10 MeV LD 加速离子输送系统进行了更详细的调查。通过这些传输系统设计，iP2 束线已准备好容纳各种应用实验。