西安200 MeV质子应用装置负氢离子源及低能束流传输线实验研究

王百川， 王忠明， 刘卧龙， 邢庆子， 唐 若， 李 岩， 马鹏飞， 杜畅通， 杨 业,， 王敏文， 王 迪， 赵铭彤， 赵 晨， 魏崇阳， 王茂成， 张 辉， 闫逸花， 吕 伟

(1. 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室， 西安 710024； 2. 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室， 北京 100084； 3. 清华大学 先进辐射源及应用实验室， 北京 100084； 4. 清华大学 工程物理系， 北京 100084)

西安200 MeV质子应用装置( Xi’an 200 MeV Proton Application Facility, XiPAF)是国内首台宇航器件质子单粒子效应专用辐射模拟试验装置。XiPAF主要由7 MeV的负氢离子直线注入器与最高能量为230 MeV的质子同步加速器组成。负氢离子源和低能束流传输线(low energy beam transport line，LEBT)于2018年11月建成并出束。负氢离子源产生的50 keV负氢离子束经LEBT聚焦匹配至3 MeV的射频四极加速器(radio frequency quadrupole accelerator，RFQ)，再经漂移管直线加速器(drift tube linac，DTL)加速至7 MeV。负氢离子束通过剥离膜设备剥离为质子，并在同步加速器中加速至230 MeV[1]。离子源是整个加速器的源头，获取其束流参数对加速器的联调和研究具有重要意义。因此，在低能束流传输线上进行实验以确定初始负氢离子束的Twiss参数与束流强度。本文首先根据发射度仪测量结果反推得到离子源出口Twiss参数，再通过在单螺线管LEBT上开展传输实验得到离子源出口负氢离子束流强度。

1 负氢离子源出口Twiss参数测量

图1为负氢离子源及LEBT的结构示意图[2-3]。负氢离子源主要包括微波发生器、传输波导、源体及引出系统，主要设计参数列于表 1。2.45 GHz磁控管产生的微波通过环形器、三销钉调谐器及高压隔离波导后馈入离子源放电室。负氢离子源为两电极引出结构的永磁型ECR负氢离子源，直接安装在LEBT第一诊断室上, 结构如图 2所示。……