混合离子加速技术在单粒子效应和探测器标定实验中的应用.pdfVIP

混合离子加速技术在单粒子效应和探测器标定实验中的应用 张庆样侯明尔刘杰于忠光金远范朱智勇孙友梅术银段敬米 (中国科学院近代物理研究所，兰州730000) 摘要：基r电子同旋共振离子源(EcR)的混合离子加速技术(CBA)，使同旋加速器可以快速的更换所 加速离子的种类和能龄。在『亓I旋加速器采刚CBA技术，可以充分利埘其加速离子能簧高的特点，在单 粒子效应敏感度评估以及探渊器标定等方面发挥更火的作tEfj。本文介}fJ了混合离子加速技术原理及其在 国外的戍州情况。 关键词；混合离子加速，加速器回旋￡单粒子效应，探测器标定 单粒子效麻楚引起航大器故障的主要原因之一．因此在过去的一十多年国际上对单粒子效应进{i了 VandeGraft 人聋的地面模拟实验研究，士要的模拟手段是备种类氆的重离子加速器，通常包括Tandem 值，K射群的离子。在单粒子效席以及探测器标定实验中，要求束流强度和总注罐都不人，但需要频繁 的般变离子的种类或能苗，而同旋加述器凋整利优化加速器的参数需要较K的时间，冈此实验中锄繁政 变离f的种类，将人人降低柬流时间的使川效率。例如要获得器什单粒子翻转的a—LET曲线要求离J二的 度调绍离子的LET值．但毕竟范围有限，因此在一次实验中得到器件完整的o·LET曲线从经济上米讲 是不合算的。近年来，人量市售商用器件以及新型器件在空间电子学系统中应用，两对这些器件的单粒 子效应敏感度进行评估是1卜常必要的。因此如何有效、经济的评估商用器件及新型器件的单粒子效麻敏 感度成为一个研究热点。而高性能商用器仆采用特殊的封装，甚至是塑封．顶蔫难以去除，低能离子的 射稃不足以穿透其灵敏犀：月外要而将高速器fl：希l复尔器仆从管庠引出也仃常凼难，冈此需要住人气环 境F进ii辐照实验。以上这些都要求加速离子能鹫赢的同旋加速器在器仆单粒子设戍敏感度评估中发轩 更人的作州，闪此解决『亓l旋加速器更换离子种类时间K的缺点就显得1F常必要。 随着电子同旋共振离子源(ECR)的麻州，美国Lawrence 年提Ⅱj了基丁ECR源和闸旋加速器绗台的混合离子加速技术．CBA技术的麻_l{J极人的减少了同旋加速 器更换离子种类_手II能鼙所需要的时间，不仅住单粒子效廊、探测器标定．而且在材料以及生命科学的辐 照放戍研究中也贝有重要的廊Ⅲ价值。就作者所掌握的资料，目前至少已经在关国在LawrenceBerkeley de 实验室，比利时鲁汶天土教人学(UhiversiteCatholique 的同旋加速器上实现了混合离子加速，广泛应用丁．包括单粒子效应在内的与LET值有芙的辐射效戍的 实验研究。 1．CBA技术的基本原理 beam CBA(cocktail 磁场和加速频率来加速，ECR离子源和同旋加速器组合是该技术实现的前提条什。ECR离子源能够产 生商电荷态离子，尤其对丁较重的离子，采用合适的源注入措施，ECR离子源可以同时产生贝有相同 核质比的不同元素。注入剑同旋加速器中的混合元素，在磁场作用下通过劳伦茨力作同旋运动。高频腔 体使离f住同旋过拌中得到加速。同旋加速器加速的离子的能鼙取决丁加速器的参数，如同旋半径．磁 田咏一然科学捧会资助项H(1007J064) 砑9 场参数，高频参数等，加近能力可以川常数K米描述，如式(1)。其中E是日l山离子的总能域，A和q 分别为所加速离f的原子鬣乖¨电荷态，K为能量常数，单位是(KG．M)2o从式(1)可以看出『亓|旋加 速器可以将具有相同核质比的元素加速剑相同的速度。 E／A=K(q／A)。 往嚣时加速状态F，被完全加速的离子满足如式(2)的关系。 其中fRF姓RF频率，h是谐波数，80是 磁场强度，mo是门～化的原子质繁单何。 2厅盘：里鱼 (2) 2 h 爿所．c 由丁质培可损，名义上核