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俄罗斯研发新设备助力SKIF同步加速器电子束测量

2025-07-18 14:26     来源:中国核技术网     俄罗斯 SKIF同步加速器 电子束测量 同步加速器

7月17日消息,俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克核物理研究所(INP SB RAS)专家,联合普罗霍罗夫普通物理研究所(GPI)和杜霍夫全俄自动化研究所(VNIIA)同事,研发出两种用于测量“西伯利亚环形光子源”(SUC“SKIF”)加速器综合体(AC)中电子束长度的设备——解剖器和条纹相机。

SKIF同步加速器解剖器的电子光转换器。照片由N.L.杜霍夫全俄原子能科学研究所提供。

这些非接触式光学传感器能以1至10皮秒的高时间分辨率测量光束纵向长度,将成为SKIF AC诊断综合体的一部分,可及时检测光束与设计参数的偏差,提高同步加速器效率和研究的可靠性。

现代同步加速器是推动多学科发展的有力工具,被加速的电子束在特定装置中发射同步辐射(SR),经辐射输出通道到达用户站,为专家提供高精度研究机会。SR特性为实验者提供了高亮度、宽光谱范围等优势的研究工具,且粒子加速器的产生通常依据电子束参数确定。

俄罗斯科学院西伯利亚原子能研究所高级研究员维克托·多罗霍夫称,SKIF同步加速器因电子束发射率空前低,属于最新一代“4 +”装置。电子束的横向和纵向尺寸至关重要,纵向尺寸测量复杂,尤其在循环加速器中。注入环中的电子束由束组成,测量其长度即束流中电荷的纵向分布,大多循环加速器使用非接触式光学传感器,其优点是不与束流相互作用,测量过程无粒子损失且可连续进行。

条纹相机和剥离器常用于测量束流长度,二者工作原理和设计相似但不等效,可相互补充。条纹相机多在需单跨观察的实验中运行,实验结束时关闭;剥离器则在设施常规运行期间连续运行数十年。历史上,分离器最早在俄罗斯科学院西伯利亚原子能研究所使用,创始人是爱德华·伊万诺维奇·齐宁。

解剖器和条纹相机的关键特性之一是时间分辨率。过去装置时间分辨率约25 - 35皮秒,随着加速器发展,基于LI - 602的记录器不够用。在奥列格·伊戈列维奇·梅什科夫领导下,基于PIF - 01电子加速器研发下一代记录器,时间分辨率达1皮秒。如今第三代记录器正在研发,提高了设备可靠性和可制造性。

对于SKIF同步加速器和其他INP项目,新一代解剖器由俄罗斯杜霍夫原子能研究所专家制造,他们也制造了条纹相机。SKIF加速器综合体中将运行三台条纹相机,分别位于助推器、储存环和直线加速器中,另有两台剥离器位于助推器和加速器环中。三台条纹相机已准备就绪,其中一台已在直线加速器中运行,剥离器将随电子束出现相继投入运行。

SKIF共享中心是4 +代同步辐射源,位于新西伯利亚州,是国家科学与大学项目的一部分,根据2019年7月25日俄罗斯总统令建造。项目实施受特别监督,客户和开发商是俄罗斯科学院西伯利亚分院博列斯科夫催化研究所,由中央设计与技术研究院设计,总承包商是俄罗斯科学院西伯利亚分院的Titan - 2康采恩,技术复杂设备制造和发射的唯一承包商是俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所。



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