螺线管传输并聚焦高能质子束的数值模拟

• 作者: 张忠亚 沈百飞
• 来源期刊: 中国激光
• 学科: 物理学
• 关键词: 原子与分子物理学 强场激光物理 螺线管 PIC数值模拟 质子束 离子光学
• 年，卷（期）: 2018,（9）
• 所属期刊栏目: 光束传输与控制
• 页码范围: 276-282
• 页数: 7页
• 分类号: O463+.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL201845.0905001

摘要

采用3D particle-in-cell (PIC)数值模拟方法,研究高品质高能质子束经由脉冲电流螺线管传输并聚焦于远端的情况.模拟结果表明:初始时刻中心能量为250 MeV,能散度为10％,空间发散角小于15 mrad的质子束,通过长度为760 mm、中心磁感应强度为10.87 T的通电螺线管,可以被聚焦于距离质子源约2.5m的远端,焦斑横截面直径约为1.2 mm,小于模拟初始时刻的1.8 mm,质子数目的损失小于3％.研究结果表明利用通电螺线管来传输和调控高能质子束流的方案是可行的.该方案可用于优化质子束流品质,促进激光驱动质子加速在癌症治疗等对质子束单能性和发散角要求较高的领域得到早日应用.