紧凑型回旋加速器中束流强度的数量级提升
加速器物理
2022-03-14 v2
摘要
在粒子物理、医用同位素生产以及材料与能源研究中，对来自紧凑型粒子加速器的高强度质子束有巨大需求。为满足该需求，我们首次提出一种紧凑型等时性回旋加速器的设计，其能够输送 10 mA 的 60 MeV 质子——比市售紧凑型回旋加速器高一个数量级，比研究用机器高四倍。一项关键突破是在回旋加速器设计中引入了涡旋运动，从而实现干净引出。静电引出通道隔片上的束流损失保持在 50 W 以下（低于所需安全限值的四分之一），同时维持良好的束流品质。我们给出了一组高精度的粒子网格（particle-in-cell）模拟，并利用机器学习对选定束流输入参数进行不确定性量化，展示了该设计的鲁棒性。该设计可用于粒子与核物理、材料科学及医学物理实验的束流，以及工业应用。
引用
@article{arxiv.2103.09352,
title = {Order-of-Magnitude Beam Current Improvement in Compact Cyclotrons},
author = {Daniel Winklehner and Andreas Adelmann and Janet M. Conrad and Sonali Mayani and Sriramkrishnan Muralikrishnan and Devin Schoen and Maria Yampolskaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.09352},
year = {2022}
}
备注
Submitted to NJP