HI-13串列加速器调试进展报告

HI—13串列加速器的改进7年通过国家验收.加速器运行状态良好.运行水平逐年提高.已累积供束约13000h.为确保加速器安全稳定运行.为改善加速器性能及扩大使用范围,从加速器投入运行起,就开始考虑加速器的改进和发展工作,但由于加速器运行任务重,资金不充足等原因.近期难以开展非常重大的改进项目,因此首先开展了投资少见效快的加速器改进和部件国产化的工作.现简l介如下:一,注入器系统nHI一13串列加速器的注入器为1410型注入器.其能量为0—150keV.双聚焦磁铁分辨率L为1/80,配备有834型溅射负离子源.725型双等离子体负离子源.710型锂电荷交换负离子源.已获20余种负离子.L部件改进及国产化725型负双等离子源原设计的中间电极,阳极及吸极之间间隙小,固定不可调.电极间经常发生打火,造成柬漉不稳定.现对原结构进行改进,将中间电极一阳极间隙由0.2mm增到08mm’阳极一吸极间晾由1mE增到2mE.之后,再无打火现象发生.并保持了啄有的束流强度和发射度.834型溅射源的钨离子器是易损而又关键的部件,如从美国购买,不仅价格昂贵+且订贷周期长,因此用自制的钨离子器,其性能良好,寿命达上千h.在834溅射源上采用反射束型靶锥.较大地增加了那些产额较低的负离子的流强.例如用反射Si靶锥获6ASi一.注入器真空系统中15.24cm和10.16cm扩散泵的工作液为V atian公司的聚苯醚,现改用国产高真空硅油代之,工作正常,性能良好.注入器15okV平台E的离子谭和某些设备由去离子水和氟里昂113来冷却.如工作环境相对湿度大于50%.冷却塑料管t会凝结水珠.再加上塑料管上附着灰尘,致使处于150kV和地电位之问的冷却塑料管爬电或打火,造成注入器难于正常工作.设计一个移动式干燥罐,把冷却塑料管放其内,罐内充有稍大于一个气压的干燥氨气,氮气可流动,问题得到圆满解决.2.负离子源实验装I的建立负离子源实验装置是国内外大型串列加速器实验室的重要设备之一.为了做好现有6台负离子源和已到货的强流负离子源的维修调试改进工作,为了开展新离子源的研制.以利于11,譬1,垛月一卷口_一艘1,J核技术第l5卷提高加速器运行效率和扩大使用范围,我们建立了1台负离子源实验装置.1)负离子源实验装置从离子源引出的负离子束.首先经过单透镜聚焦,正交场消除负离子束中的电子,导向器Y方向导向,再经过90.磁分析器分析,最后打到法拉第筒上并被测量.此装置有如下特点:(1)结构紧凑灵活方便.采用一个过渡法兰,很容易将4种离子源安装在实验装置上进行实验.(2)无油真空系统.采用2台分子泵机组(450L/s).系统真空可达2×10～Pa.(3)采用液态氟里昂和去离子水玲却各种离子源.自己设计加工一套液态氟里昂113闭路循环回路.去离子水再生混合床和热交换器,系统中采用了磁力升压泵.此}拿却系统耐压30kV,冷却效果好(4)采用光控调节各种离子源参数.由于每种离子源的工作原理和工作条件不同,它们所需的每个电源和控制部件所处的电位不同.分别处于0kV,30kV和50kV电位上,这些电源和控制部件分别披安装在3个电源控制柜内.高电位上的电源由隔离变压器供电.采用光导控制.2)负离子源实验装置的调试分别对真空系统.玲却系统,电源及控制系统和测量系统进行调试.整个装置进行了准直对中.表1出束实验结果TableIExperimentalresults将834溅射源装在实验装置上进行总体调试和出束实验,其结果如表1所示.表1表明负离子源实验装置工作正常.性能良好.二,剥离器系统1.第一剥离器在HI-13串列加速器头部有2种剥离器.(1)气体剥离器.它的不锈钢管长10m,内径48.6mm.充N2气体,由宝石针伐控制气靶厚度.(2)固体剥离器.它装有240片碳膜,膜I10t~g/cn2,由美国HVEC提供后使用自制的裂解乙烯膜和碳弧膜(美国制)各半膜的性能良好寿命满足要求.如果加速器连续运行,一般约7—8个月换一次膜.对自制碳膜的寿命进行了测试.方法如下:注入1.5AF束.头部高压为10.5MV 时,松弛裂解乙烯膜的寿命为1885uA?min.火花法碳膜寿命为180A?min.2.第二剥离器提高被加速离子的能量.扩大重离子核反应的研究范围是加速器改进的首要任吾.提高HI一13加速器能量有几种不同的途径.但现有的条件下.首先可行的方案是在加速器的5—6死区建立第二剥离器系统.离子仅进行一次剥离.昕获能量为第6期秦久}1等:HI一13串列加速l播的改进El=(1+q1)V离子进行二次剥离.所扶能量为:(1+口l+3/4口)q—q2一ql式中,为加速器头部高压;q.为第一次剥离后离子电荷态;q为第二次剥离后离子电荷态.一般z/q可达2～3,所以离子能量可增加20—30MeV.一次剥离核物理实验的核反应范围为Mg打U及Ca打Ca,而二次剥离可扩大到si打U及Fe打Fe.从而看出增加第二剥离器是非常有意义的.已完成第二剥离器组装,真空实验(1×10-.’Pa),水压实验(1Mpa/crrl),气压实验(09MPa/cm0)高气压下找漏,电气控制调试及死区结构改进的部件加工等,1991年4季度开钢筒,把第二剥离器安装在加速器上调试和使用.三,真空系统HI一13串列加速器真空系统庞大而复杂,我们对系统中设汁不合理处进行了改进.对易损部件进行了国产化,确保了加速器真空系统全年连续安全运行. 1.加速器开关磁铁后有六根束流管道(最长34rrl,最短12m),除了一根短管道装1台离子泵外,其余每根管道上都姨有2台120L/s的离子泵.为启动离子泵,要对管道预抽.原设计是由远离开关磁铁20rrl处的主帆扩散泵机组承担预抽,其预抽时间长,预抽真空眭低,离子泵准启动.我们设计组装了2套可移动式分子泵(450L/s)及测量的预抽真空装置,可非常灵活方便地对6条束流管道预抽,使真空很快达到6x10-..Pa,离子泵很容易启动起来.2高气压下真空找漏.HI一13串列加速器钢筒内多数密封口采用了双密封圈结构,可在常压下模拟高气压找漏,但钢筒内也有些密封I:1采用单密封结掏,无法在常压下进行高气压找漏.而这些密封口有时在常压下不漏,而封钢筒充高气压SF后却出现漏,开钢筒后又不漏.为此我们设计加工了一套在封钢筒充高压气体后,对钢筒内部部件可进行找漏的装置.3.由开关磁铁真空室及6条束流管道起始段组成的开关磁铁真空区,裰盖面积广,真空容积大,但原设计却没有安装任何真空泵机组,造成开关磁铁区真空度低,直接影响磁分析器象点处离子泵,使其难启动,也使6条束流管道上离子泵负载大.我们在开关磁铁区R10出口处设计了管道,安装一台450L/s离子泵.现开关磁铁区真空度由6—8×10Pa提高到Ix10Pa,而今管道上离子泵的负载明显降低,管道真空好于l×10-4P束流传输.效率得到较大改善.4.6报束流管道上l1台离子泵从1985年开始运行+泵蕊寿命已达极限,每台泵内有4个抽气单元,共需44个,每个847美元.从国外订货周期长,价格贵.我们进行了国产化试制工作,对泵芯进行了机械测绘.其材料进行了光谱分析.最后由北京科仪厂生产,泵极限真空3.8×10Pa.负载电流30A.1989年泵芯已用于束流管道上,盾行稳定,性能良好.仅此一项节省10万元.加速器头部2台三极离子泵芯也将国产化,由沈阳仪器厂生产.四,输电系统1.国产化充电系统是HI一13串列加速器的关键系统=该系统的输电梯.主,从轮上的导电橡胶核技术第l5卷惰轮等设备和部件,价格昂贵又易损.仅一条输电梯就约10万美元.我们对输电梯系统进行了有计划的国产化工作.(1)输电梯的梯筒,梯板,销轴,螺钉等金属部件的研制在材料上,为满足P?V=600kg/cm-12m/s的工作要求,采用与美国材料相似的国产1Crl8Ni9Ti制造梯筒,.螺钉,国产LD12型材料制造梯板,40Cr制造销轴.在结构上,为了确保与现有进口绝缘子和Du轴承匹配,总的外形结构和尺寸不变,但对具体细节进行了改进.例如,将梯筒不对称的销座改为对称销座,销轴内的螺孔由英制7/32英寸,改为公制M6,这些改进使模具设计和加工简单并标准化,梯子重量减轻9.227kg,在相同张力下.梯子的垂度减小1—2mm,梯子绝缘子的疲劳损伤也会减轻.梯子的Du轴承和绝缘子研制成功后,可实现输电梯全部国产化.(2)输电梯的主,从动轮上导电橡胶的研制导电橡胶直接影响输电住能,它是美国制造的聚氨脂碳布型导电橡胶,至今未发现国内有同类产品,我们进行国产化研制.经大量的反复的材料配方,工艺试验,性能测试,终于使样品在硬度(邵氏A87.),磨耗(0.011cm/1.6m),耐老化(70.×48h),强力系数(0.99),电性(径向电阻率小于10Q?cm,轴向小于200Q?cm)等各项性能指标达到了要求,现已投产.2.输电梯安装调节新工艺美国HVEC有专门组装调试输电梯的工艺程序,其重点是先组装成78个梯段,在加拉力下测出每梯段的长边和短边尺寸,把78个梯段长短边搭配组成一个整体.在此方法中,由于拉力不均.梯段每次受力不同.所测长度数值有很大随意性,误差很大,因此所组装的输电梯运行时摆动大,要化费一两周,甚至一个多月的时间,才能将梯摆度调到2.0—1.5mm.我们吸取HVEC经验教训,改变了组装工艺.不是先组装成78个梯段,而是组装成156个链节,并设计加工一台专用的加力测试装置.测每链节的长度,把链节长度非常接近的配对(差值小于0.05mm)组装成梯段,再把梯段匹配,组成一条输电梯.所组装的梯子运行时摆动较小,经过十多个小时调试就可把梯子摆度调到1.4m扎1990年12月梯子采用国产化金属部件,再次利用上述梯子组装新工艺,组装一条输电梯,仅用40h就将梯子摆度调到1.3mm.此输电梯已运行2200多h. 五,4条实验束流线的建立HI一13串列加速器I进时配有6条束流管道.随着科研及应用课题的开展,原有的实验管道已难满足工作的要求.为此决定扩建4条新的束流管道,分g0安装在开关磁铁后左60.,表24条束流管道相理设计的光学特性TaMe2Opticalcharacteristicsofphysicald~ignfourbeamlines第6期秦久昌等:HI一13串列加速器的改进33350.,3o.和20.位置上.物理设计的4条柬流线的光学特性如表2所示.对管遭的真空,冷却电气控制,磁透镜,磁导向器等系统进行安装调试及管道准直对中工作后,进行出束总调.先后将左20.和左50管道投入了正式运行,供束200多运行稳定,性能良好,实验靶上柬漉斑点小于3ram,管道的束流传输效率好于85%.国产的柬流管道性能达到了从美国HVEC引进的水平.六,其它系统的改进围绕加速器安全运行和性能改善,除已述的系统改进外还对其它系统做某些改进.捌如:1)H1-13串列加速器高压稳定系统的电晕针是在控制室遥控,但控制室无电晕针位置显示,给高压锻练和加速器运行带来不便,我们设计组装了电晕针位置数字显示器.2)HI一13串列加速器头部是开放的鼠笼式高压电极,曾多次发生头部的螺钉,皮带齿等异物掉到锕简底部引起打火,必须开锕简检修.每次检修仅回收和充气就要40—50h,仅SFs损失就1万多元.我们加工了一个半筒形薄铝板,放入高压电极内的底部,防止了异物掉到钢筒底部,明显地减少了开钢简检修次数.3)为了防止射线辐冁事故,开关磁铁后面的每一条束流管道上都有一个柬流塞子,当某一条隶流管道工作时,其它管道的束漉塞子被联锁,提不起来,避免了人为的或设备部件故障所造成的高能离子束误入不工作的束流管道,致使在其它实验厅工作的人员受到伤害.美国提供的六条束流管道没有束流塞子.我们对H1-13串列加速器辐射防护系统进行了改进,将开关磁铁后每根束流管道上的气动伐纳入辐射防护联锁系统,让气动伐起到柬流塞子的作用,确保了加速器运行安全.4)HI一13串列加速器头部设备是由400Hz中频发电机供电,中频发电机通过齿轮皮带由.输电梯的上转轴驱动.199o年5月将国产的聚氨脂胶带(外观好于美国皮带,尺寸,齿距完全同于美国皮带)安袭在加速器上使用,但皮带运转时与高气压的SF6气体摩擦起电,目I起打火,皮带击穿,被迫开钢筒,这是事先没有预料到的.检查国产和美国胶带的区别,发现国产聚氨脂带内尼龙线未能全部被聚氨脂复盖,外露的尼龙线与干燥SF.摩擦易产生静电.美国胶带的材料是橡胶,尼龙线复盖很好,不易摩攘起电.因此,对国产胶带生产工艺要作改进.七,近期改进工作及展望1.近期工作1)主真空系统改进两台0.3m扩散泵机姐位于HI:13串列加速器低能端和高能端,加速器安装调试期间,曾发生6段加速管教扩散泵油污染事故,被迫拆下返修.为了避免上述严重事故再次发生,决定用分子泵和离子泵联合机组,代替扩散泵机组.分子泵(1300L/s)已调试,此工作正在进行中.2)高压分压系统改进HI一13串列加速器分压系统的高压电阻没有良好的屏蔽,高压电阻是环氧树脂浇铸的兰电阻,易击穿,且体积大,价格责(每只400美元).加速器上需1152个电阻,每年用于更换电阻的经费很大,决定设计新的分压系统.通过调研考虑采用近于法国StrasbourgMp型串到的分压系统,天津产的电阻经实验能满足要求,屏蔽架已加工,有待在加速器上试验.按技术第15卷3)椭圆形截面均压环的研制HI一13串列加速器头部高压电极为鼠笼式.电场不均匀.尤其高压电极两端与均压环相接区,电场畸变较大.接近高压电极的几个均压环对钢筒底部频繁打火.严重地限制了加速器高压提高.根据我院2.5MV静电加速器将靠近高压电极的几个圆形截面均压环改为椭圆截面均压环.电场得到改的经验.我们决定也采用椭圆截面的均压环.现在对HI一13串列高压头部区进行电场计算.首先看看采用椭圆截面均压环是否会明显改善电场分布.如是.我们会很快设计和加工椭圆截面均压环.4)加速管的研制HI一13串列加速器的加速管.其保证工作寿命为5000h.现已运行上万h.加速管的备品必须及时考虑.每根加速管约15万美元,8根加速管要120万美元(不包括关税).故决定自己研制.2.今后设想HI一13串列加速器已运行5年,核物理工作取得很多可喜成果.此台加速器黄金时期可能再延长5年至l0年.5年或10年后怎么办?我们做了HI一13串列加速器发展规划调研.国外大型串列加速器建成后,为提高加速器能量,首先对串列本身动大手术,延长加速管,增加中间电极等.接着建造后加速器.根据实际情况.把建造直线后加速器列入了规划中.最近又有新想法.建立前加速器,即建造50一l00MeV质子回旋加速器,高能质子打靶产生放射性物质.再经离子源和磁分离器,最后获得所需的放射性离子束.注入到HI一13串列加速器中加速.前加速方案对天体核物理等工作更有吸引力,对加速器工程而言+比后加速器更有新的内容.世界上还没有几家实验室建成.参考文献1]XlaxYJ№lns~rMe!98h184:1572:寨氕昌等.H卜l3串州加速器安装,调试验收报告(1987)157工程国家验收会议文件3]Chang0Jeta1.№InsetMeth,1988~A269:3164]LingGXeta1.ProgressReporLBeiji眶NationalTandemAcceleratorLaboratory(1988--1989),l9曲:14 ImprovementsoftheHI-13tandemacceleratorQinJiuchangGaunXialingY angBingfanZhangCanzhenDuXuerenY uYunfengGeJiyunY angWeimin(China加leoftomicEne~’y.Beng10241AbstractImprovementsontheHI一13tandemacceleratorwhichhavebeenmadesirice1986 aresummarized.Modificationsandhomemadecomponentsfortheinjector,t hevacnnlTlsystem,thefoilstrippersystem,theladdertronchargingsystemandbeamlines aredescribed.Keywords:Tandemaccelerator。

粒子加速器：particle accelerator 一种用人工方法产生快速带电粒子束的装置。

粒子加速器有三个基本组成部分：粒子源；真空加速系统和导引、聚焦系统。

粒子加速器的效能通常以粒子所能达到的能量来表征。

粒子能量在100MeV以下的称为低能加速器，能量在0.1～1GeV间的称为中能加速器，能量在1GeV以上的称为高能加速器。

按照被加速粒子的种类，加速器可分为电子加速器、质子加速器和重粒子加速器等。

按照加速电场和粒子轨道的形态，又可分为四大类：直流高压式加速器、电磁感应式加速器、直线谐振式加速器和回旋谐振式加速器。

它们各自都有适于工作的粒子品种、能量范围以及性能特色。

近年来，大中型的粒子加速器（如重离子加速器和高能加速器等）往往采用多种加速器的串接组合：例如由直流高压型加速器作预加速器，注入直线谐振式加速器加速至中间能量，再注入回旋谐振式加速器加速至终能量。

这样的系统有利于发挥每一类加速器的效率和特色。

（撰写：陈佳滠审订：关遐令）串列加速器：tandem accelerator 利用一个高压使带电粒子获得两次加速的静电型加速器。

串列加速器的直流高压通常由输电系统将电荷从低电位输送到高压电极上而形成。

它的工作原理是将由负离子源产生负离子注入到加速器主体中，在高压电极的正电场的作用下，经低能段加速管被第一次加速。

当负离子到达高压电极后，通过电子剥离器并被剥掉2个或多个电子，变为正离子。

在高压电极作用下，正离子经高能段加速管再次被加速。

图为中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器主体外貌。

（撰写：秦久昌审订：关遐令）高压倍加器：Cockcroft-Walton accelerator 利用倍压整流方法产生直流高压，对离子或电子加速。

其倍压整流工作原理如图所示，主要由高压变压器，高压整流器和高压电容器等组成。

在无负载时，倍压整流线路输出的高压V随倍压级数n增加而线性增加，可表达为V-2nVa，式中Va为高压变压器T的次级绕组交流电压峰值。

大型核设施与设备重水研究堆（HWRR）2006年年度报告张兴旺1 反应堆运行时间和释放能量反应堆运行功率为6 500～7 300 kW，安全运行3 082 h，总释放能量为884.6 MW·d。

每月运行情况列于表1。

表1 重水研究堆（HWRR）2006年运行情况月份运行时间/h 释放能量/（MW·d）4 173 50.45 434 1266 476 1387 452 1318 418 1119 256 7410 465 13611 11 3.212 397 1152 安全再审查情况2006年1—4月，国家核安全局多次组织专家审查101堆的安全再审查工作，并在软件、硬件方面提出了整改意见。

根据核安全局的整改意见，完成了蓄电池加固、供电屏防护、备用安全棒功能扩充、厂房核清洁等整改工作，完成《重水研究堆运行质量保证大纲》（B版）和《重水研究堆规程》（B版）等文件的修订工作。

在软件、硬件方面的整改工作，得到国家核安全局的认可，通过专家委员会审查，认为101堆满足安全运行条件，于2006年4月颁发了《重水研究堆运行许可证》。

3 科研生产及检修情况1）辐照同位素373罐，辐照单晶硅4 000 kg；2）开展中子衍射等物理实验工作；3）第2批2根特种靶件堆内辐照考验；4）更换新燃料22组；5）检修1#、2#自动调节棒传动机构；6）检修47#﹑48#应急机组；7）重水泵丙解体检修，并检修其出口止回阀；8）开盖疏通主热交换器甲﹑乙和热交换器丙二次水管道；9）检修堆小室屏冷却水系统连接管；10）向堆内加入新重水93 kg；11）依据年度培训计划进行全员质量保证、辐射防护、规程制度和专业技术培训。

4 三废排放烟囱排放气体：41Ar，4.584×1014 Bq；3H，10.23×1011 Bq；总β，3.92×106 Bq。

固体废物：4.4 m3。

废水：10 m3（排到101废水储存罐）。

Vol. 5",Suppl.Sep. 2020第5"卷增刊2020年9月原子能科学技术Atomic Energy Science and TechnologyHI-13串列加速器核物理应用研究发展现状和展望朱升云，郭刚，何明，吴振东,袁大庆，隋丽,焦学胜，常宏伟,左义，范平，葛智刚,陈东风(中国原子能科学研究院核物理研究所，北京102413)摘要:HI-13串列加速器建设开始，核物理应用研究即为其一主要研究和发展方向$过去30多年，从设备和装置建设开始，核物理应用研究得到很大发展，取得了一批优秀的研究成果$本文主要介绍HI13串列加速器的航天电子元器件抗辐射加固、辐射生物效应、加速器质谱、核孔膜和防伪标识、在线和离线核效应等核物理应用研究发展现状，展望了依托在建的预期2021年底投入运行的HI-13串列加速器-超导直线加速器和多粒子可变能量回旋加速器的创新性、前沿性和实用性的核物理应用研究$关键词：核物理应用研究;HI-13串列加速器；超导直线加速器；多粒子可变能量回旋加速器中图分类号:O571. 1文献标志码:A 文章编号：1000-6931(2020)S0-0001-16doi ： 10. 7538/yzk. 2020. zhuankan. 0433Present Status and Future Prospectof Applied Nuclear Physics Research at H--13 Tandem AcceleratorZHU Shengyun, GUO Gang , HE Ming , WU Zhendong , YUAN Daqing , SUI Li ,JIAO Xuesheng , CHANG Hongwei , ZUO Yi , FAN Ping , GE Zhigang , CHEN Dongfeng(.Department of Nuclear Physics , China Institute of Atomic Energy , Beijing 102413 , China)Abstract : Since the construction of H--13 tandem accelerator , the applied nuclear phys ­ics research has been one of its main research and development directions. With the es ­tablishment of equipments and facilities , the applied nuclear physics research has been developed extensively over the past 30 years. Meanwhile, a batch of excellent research 5esultshasbeenachieved.Thep5esentstatusoftheappliednuclea5physics5esea5chatHI-13tandem accele5ato5on5adiation5esistantst5engthening ofae5ospaceelect5onicdevices and components !5adiation biological e f ect !nuclea5po5e memb5aneandanti-counte5feiting ma5k !accele5ato5 mass spect5omet5y and on-line and o f -line nuclea5 e f ectswas desc5ibed. The applied nuclea5physics5esea5ch withinnovation !cu t ing收稿日期：2020-06-23;修回日期：2020-07-02基金项目：国家自然科学基金重大项目资助(91126002,11690044)国家自然科学基金重点项目资助((19835050,19935040,10435010)大型先进压水堆核电站重大专项资助项目(2012ZX06004-005)；国家重点基础研究发展计划资助项目(G1999022600,2007CB209900)作者简介:朱升云(1941-),男，浙江余姚人，研究员，核物理专业2原子能科学技术第54卷edge and practicality in future was prospected relying on the HI-13tandem accelerator-superconducting linear accelerator complex and multi-particle and variable energy cyclo­tron,which are under construction expected to come into operation by the end of2021.Key words:applied nuclear physics research；H--13tandem accelerator；superconduct­ing linear accelerator；multi-particle and variable energy cyclotron核物理应用研究自19世纪末开创以来，得到了巨大的发展，其成果在各领域做岀了重要贡献，发挥了不可替代的作用$国内外核物理实验室均致力开展核物理应用研究$中国原子能科学院1978年11月向美国高压工程公司购买H-13串列加速器，1981年5月加速器土建工程动工，1986年10月完成加速器安装调试, 1987年8月H-13串列加速器工程项目通过国家验收并正式投入使用$H-13串列加速器自筹建开始，核物理应用即为其一重要的发展方向和研究领域，美国高压工程公司提供的6条束流管道中，1条是以核效应分析为主的核物理应用研究管道$1990年后H-13串列加速器先后自建了6条国产束流管道，其中4条主要用于核物理应用研究，原6条管道中的实验三厅左30。

2007年10月质谱学报21中国原子能科学研究院的AMS研究进展姜山，何明，胡跃明，袁坚（中国原子能科学研究院，北京 102413）Status of AMS at the China Institute of Atomic EnergyJIANG Shan, HE Ming, HU Y ue-ming, YUAN Jian(China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China)Abstract: The first accelerator mass spectrometer (AMS) system in China was set up at the China Institute ofAtomic Energy in 1989. In the following years, long-lived nuclides 10Be, 26Al, 36Cl, 41Ca, 79Se and 129I were measured in geology, environment and biology samples. The newly development of the AMS measurements andapplications in recent years were introduced. The current projects include upgrading of AMS injection system forincreasing mass resolution, new particle identification techniques for separation of isobars, development of theAMS measurement methods for 99Tc, 93Zr, 151Sm and 182Hf analyses, and applications in biology, environmentand nuclear astrophysics.Key words: accelerator mass spectrometer; long-lived nuclides; measurement中图分类号：O657.63 文献标识码：A 文章编号：1004-2997（2007）增刊-21-03加速器质谱（accelerator mass spectrometry, 简称AMS）是20世纪70年代末基于粒子加速器技术和离子探测技术发展起来的一种质谱分析技术[1-2]。

现代电子技术Modern Electronics TechniqueMay 2024Vol. 47 No. 102024年5月15日第47卷第10期0 引 言空间带电粒子中有许多成分[1⁃2]，主要包含来自外空间射向地球的银河宇宙射线、太阳高能粒子和地球磁场捕获的高能粒子。

其中银河宇宙射线来自于太阳系以外的宇宙射线，是被星际磁场加速到达地球空间的高能带电粒子，包含质子、α粒子、重离子等[3]；太阳上发生耀斑时会发射出高能带电粒子，主要成分是质子、少量的重离子[4]；地球磁场俘获大量的高能粒子，在地球周围形成6~7个地球半径的粒子辐射区，称为Van Allen 带，包含质子、电子、重离子等[5⁃7]。

在这些带电粒子中，单粒子效应首要关注的是重离子引起的电离[8⁃9]，本文所开展的试验就是模拟宇航空间环境。

单粒子效应是指单个高能粒子穿过集成电路灵敏区时，造成电路状态非正常改变的一种辐射效应，常见的单粒子效应包括单粒子锁定（Single⁃Event Latch up, SEL ）、单粒子翻转（Single⁃Event Upset, SEU ）、单粒子功能中断（Single⁃Event Functional Interrupt, SEFI ）等。

其中单粒子锁定是高能粒子入射到电路，导致电路产生异常突变电流，主要发生于CMOS 电路中[10]；单粒子翻转是高能粒子作用于集成电路，使得电路逻辑状态发生异常变化，一般发生在数据存储或指令相关电路中；单粒DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.10.011引用格式：魏亚峰，蒋伟，陈启明，等.一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计[J].现代电子技术，2024，47（10）：57⁃63.一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计魏亚峰1， 蒋 伟1， 陈启明2， 孙 毅3， 刘 杰4， 李 曦1， 张 磊1（1.重庆吉芯科技有限公司， 重庆 400060； 2.中国原子能科学研究院， 北京 102400；3.北京卫星环境工程研究所， 北京 102400；4.中国科学院兰州近代物理研究所， 甘肃 兰州 730000）摘 要： 时钟分配电路是电子系统中信号处理单元参考时钟及多路时钟分配的关键元器件，其跟随系统在宇宙空间中容易受宇宙射线辐照发生单粒子效应，进而影响系统性能指标甚至基本功能。

八、 现有工作基础和条件中科院近代物理研究所建立的兰州重离子加速器国家实验室，在七五期间建成了大科学工程重离子加速器（HIRFL；1.2亿元），为国内外数十个研究单位提供了实验研究条件。

1997年又建成了具有国际同类装置先进水平的放射性束流装置（RIBLL；1500万元）。

国家“九五”重大科学工程“兰州重离子冷却储存环”（CSR; 2.9亿元）于1999年正式动工，2006年调试出束，目前正在逐步投入使用，是我国放射性核束物理研究的实验基地。

除了重离子回旋加速器HIRFL、 CSR和放射性束流装置RIBLL、RIBLL-II之外，实验探测装置主要配备了多台高纯锗和Glover探测器、带电粒子球等通用装置；还有多种专用的He-Jet 快速带传输系统、在线熔化铅靶热色谱分离装置、快速传送反应产物的跑兔装置、束流脉冲调制装置、在线同位素质量分离器、时间位置探测装置以及位置灵敏带电粒子、中子探测装置等；同时还配有较先进的核电子仪器及相应的数据获取和数据分析系统。

目前正在建设速度选择器、单粒子鉴别装置、新的超重谱仪、CRS外靶探测装置等。

在中国原子能科学研究院建立的串列加速器国家实验室，是一个国内核物理实验和理论研究基地。

HI-13串列加速器于“七五”期间建成（6000万元），已稳定运行十五年，面向全国，是国际上高效运行的同类加速器之一。

在HI-13串列加速器上于“八五”期间建成了低能放射性束装置GIRAFEE（500万元），已产生11C、17F、7Be、13N和6He等放射性束用于物理实验。

目前正在兴建“北京放射性束装置（BRIF；3.9亿元）”大科学工程。

实验探测装置方面，和中科院近代物理所合作建立了由14台反康高纯锗γ探测器组成的高效高分辨γ探测装置；配备高分辨Q3D磁谱仪、加速器超灵敏质谱仪、高能γ谱仪等实验装置。

串列加速器实验室的核电子学设备、在线数据获取和离线数据处理系统以及公用探测器提供了开展物理实验的公共基础条件。