北京试验束装置上大功率法拉第杯的设计制造.pdf

摘要 法拉第杯是一个传统的束流强度测量装置，在加速器束流强度的归一化测 量、探测器的标定等方面起到了不可替代的作用。由于法拉第杯是一个绝对测量 装置，没有其它设备可以对其标定，反而通常是利用法拉第杯来标定其它实验用 探测器，所以法拉第杯的设计和效率的计算变得至关重要，其计算精度直接影响 探测器的探测效率的精度，并影响物理实验结果的可信度。 本论文是在中国科学院高能物理研究所实验物理中心试验束组完成的，其项 目来源于高能所羊八井中日合作实验探测器的标定实验，此实验中晶体标定部分 需要确切对应晶体发光强度和1．89GeV电子束流强度之间的关系，而BEPC也 正缺少一个这样对柬流进行绝对测量的装置，而且将来反应截面的归一化测量也 需要这样的一个装置，因此法拉第杯的设计和加工项目由高能所试验束组承担。 应用于测量如此高能量电子束强度的法拉第杯在国内还没有，此项目中法拉第杯 的结构设计主要参考运行于SLAC实验室与KEK实验室的法拉第杯，但是其工 作的束流状态与BEPCII所提供的束流情况有很大不同。在本文中应用先进的蒙 特卡罗模拟程序FLUKA进行法拉第杯的结构设计和各部分参数的确定，根据模 拟结果对SLAC和KEK的法拉第杯的结构进行了改进，模拟内容包括法拉第杯 各部分构件的尺寸、法拉第杯运行时周围的辐射剂量场分布、各部分构件工作时 的若膨胀及升温情况，最后确定法拉第杯测量效率，然后对法拉第杯的电容进行 计算，对法拉第杯测量等效电路进行分析，并且设计出基于6517A静电表的法 拉第杯后继测量电路，现在法拉第杯已经加工完成，并安装于高能所十号厅E2 线的末端。 本论文包括以下几个部分：高能所及试验束的介绍、法拉第杯的项目来源及 设计目标、蒙特卡罗方法介绍、用于法拉第杯设计的FLUKA模拟程序介绍、法 拉第杯的模拟设计结果、法拉第杯相关参数的计算、法拉第杯后继测量电路的设 计、设计总结与展望。 关键词：法拉第杯、蒙特卡罗方法、FLUKA程序、6517A静电表 Abstraet istheWaditional in beam testing Faradayeup equipment hasbeenusedin beam thenewdetectorandthefieldsin testingintensity,calibrating theelectric the ofthe detection measuring charge，SOprecisionFaradayeupefficiency is fortheresultof the ofthe importance physicsexperiment．Optimizingdesign Callrise thedetection and simulationcan the Faradayeup ettieieneyparticular get ofthedetection precision etfieieney． I the inbeamtest ofinstitute completepaper group highenergyphysics， of Chinese ofsciences．Thetask a comefromanCW academy designFaradaycup detector willbeuse