陈锋 郝建红 许海波

1) (中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088)

2) (华北电力大学电气与电子工程学院, 北京 102206)

3) (北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094)

1 引 言

1995 年, 美国科学家Chris Morris 提出用质子代替X 光进行辐射照相, 与X 射线相比, 质子照相在穿透能力、密度分辨率和多次成像等方面有着明显的优势, 这为流体动力学实验的研究提供了一种先进的诊断方法[1,2].美国科学家通过800 MeV和24 GeV 的加速器验证了质子照相技术的空间分辨率、连续成像能力以及反准直器的应用[3−8].俄罗斯科学家通过800 MeV, 50 和70 GeV 的质子照相系统对流体动力学实验展开了研究[9−11].德国科学家利用4.5 GeV 的质子加速器进行了质子照相研究[12].中国原子能研究院设计了100 MeV的质子成像系统[13], 兰州近代物理研究所设计了600 MeV/u 的碳离子照相系统和800 MeV 的电子照相装置[14,15], 中国工程物理研究院对质子成像系统以及成像模糊等问题展开了研究[16,17], 清华大学展开了电子照相在高能量密度物理中的应用研究[18].

质子成像系统由两组四极磁透镜对和准直器组成, 如图1 所示.四极磁透镜使系统实现点对点成像, 角度准直器可以控制通量, 从而实现调节对比度、密度重建和材料诊断[19].理想磁透镜的磁场梯度在边缘处突变为零, 在透镜内部, 磁场梯度沿轴向为常数, 而实际透镜的磁场边界向外延伸, 如图2 所示.在质子成像系统中, 边缘场将影响质子的输运状态, 从而影响成像系统的性能.目前, 高能质子照相相关的研究中, 系统参数……