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21世纪以来中国原子能科学研究院的等时性加速器及其应用前沿研究
1
作者 张天爵 付伟 +7 位作者 王川 殷治国 贾先禄 安世忠 李鹏展 周洪吉 宋国芳 陈忻禹 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第9期1981-1998,共18页
等时性回旋加速器在国家安全和科技创新体系中有不可或缺的地位和作用,新时期,在重大航天工程、前沿科学研究和医疗健康领域,迫切需要等时性加速器的紧凑结构、高能量和高流强等全面取得突破。2000年以来,中国原子能科学研究院针对等时... 等时性回旋加速器在国家安全和科技创新体系中有不可或缺的地位和作用,新时期,在重大航天工程、前沿科学研究和医疗健康领域,迫切需要等时性加速器的紧凑结构、高能量和高流强等全面取得突破。2000年以来,中国原子能科学研究院针对等时性加速器聚焦力不足这一全球共同面临的根本性技术难题,实现了原理创新、工程突破、紧凑型回旋加速器的型谱化发展和重大领域应用,引领紧凑型强流和超导回旋加速器国内外的发展方向,设计建造了强流和超导共9个能量等级、不同型号的回旋加速器,构建了较为完整的研发体系,成为在国际上有广泛影响力的等时性加速器研究中心,重点在超紧凑、超轻型和高功率等3个低温和高温的等时性超导加速器方向上开展引领性的前沿研究。 展开更多
关键词 等时性加速器 强聚焦 高流强 高温超导
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用于硼中子俘获治疗的强流回旋加速器束流动力学研究
2
作者 冀鲁豫 安世忠 +10 位作者 管锋平 魏素敏 边天剑 邢建升 郑侠 解怀东 王飞 王哲 黄鹏 陈忻禹 陆锦荣 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第1期220-230,共11页
中国原子能科学研究院正在研制用于硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)的18 MeV、1 mA的强流回旋加速器。为了评估加速器加速束流的能力,开展了束流动力学研究。使用静、动态轨道分析和相空间匹配,评估加速区接收、加... 中国原子能科学研究院正在研制用于硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)的18 MeV、1 mA的强流回旋加速器。为了评估加速器加速束流的能力,开展了束流动力学研究。使用静、动态轨道分析和相空间匹配,评估加速区接收、加速的能力;使用粒子跟踪方法计算中心区参考粒子匹配度和接收度;通过调节剥离点位置和倾斜角实现引出束流参数控制并使用多粒子跟踪方法定量地计算引出束流参数。计算结果表明,加速区具有足够大的稳定区,中心区相位接收度为60°,径向和轴向的接收度分别为1.33πmm·mrad和2.01πmm·mrad,引出束斑尺寸为9.62 mm×7.64 mm。通过对研究结果的分析,认为加速器可以满足1 mA强流束加速条件。 展开更多
关键词 回旋加速器 强流 质子 束流动力学
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中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器的发展和应用 被引量：3
3
作者 安世忠 管锋平 +9 位作者 魏素敏 纪彬 邢建升 宋国芳 边天剑 冀鲁豫 张贺 温立鹏 陆锦荣 强流回旋加速器团队 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期464-474,共11页
中国原子能科学研究院(简称原子能院)自1958年建成我国第1台回旋加速器以来,已经研发出了一系列强流回旋加速器装置,为我国核学科和核技术应用等发展发挥了极其重要的作用。原子能院在1996年建成了我国第一台专用于医用同位素生产的30 M... 中国原子能科学研究院(简称原子能院)自1958年建成我国第1台回旋加速器以来,已经研发出了一系列强流回旋加速器装置,为我国核学科和核技术应用等发展发挥了极其重要的作用。原子能院在1996年建成了我国第一台专用于医用同位素生产的30 MeV/350μA强流质子回旋加速器,在2014年建成了国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器大科学装置(100 MeV/520μA)。在2021年,原子能院自主研发出了国内首台引出流强1 mA以上的14 MeV强流质子回旋加速器。该加速器的建成,为我国基于小型化强流质子回旋加速器的中子源应用奠定了基础。基于14 MeV强流质子回旋加速装置,先后建成了国内首台用于硼中子俘获治疗(BNCT)的治疗装置样机和用于中子成像无损检测的实验验证样机,并开展了相关实验研究。目前,原子能院正在研制用于BNCT临床等应用的18 MeV/1 mA强流质子回旋加速器,并且正在开展流强达到3~5 mA的基于H_(2)^(+)的新型强流回旋加速器的研发。原子能院的强流回旋加速器,在基于加速器中子源的BNCT和中子成像、加速器生产医用放射性同位素等应用方面将发挥重要的作用。 展开更多
关键词 强流回旋加速器 加速器中子源 BNCT 中子成像 同位素生产
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100MeV回旋加速器中心区结构设计 被引量：3
4
作者 吕银龙 姚红娟 +4 位作者 宋国芳 刘景源 杨建俊 殷治国 葛涛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期366-371,共6页
中国原子能科学研究院建成了100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器,其引出能量为75~100 MeV,流强为200μA。安装在回旋加速器狭小磁极气隙的中心区与螺旋静电偏转板是关键部件,其结构设计涉及磁场、高频电场、高压静电场、真空、传热等方面... 中国原子能科学研究院建成了100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器,其引出能量为75~100 MeV,流强为200μA。安装在回旋加速器狭小磁极气隙的中心区与螺旋静电偏转板是关键部件,其结构设计涉及磁场、高频电场、高压静电场、真空、传热等方面。本文介绍了中心区与螺旋静电偏转板的结构设计及使用情况。在设计过程中,采取加大绝缘距离、优化高频连接结构、增加杂散束流阻拦装置等措施,解决了中心区与螺旋静电偏转板在强流注入时可靠工作的问题。本文对螺旋偏转板进行了传热分析,得出了该螺旋偏转板在强流束注入时的温度分布。设计的中心区和螺旋偏转板已安装在加速器上,20μA/100 MeV的引出束流通过了12h稳定性测试,在加速器测试过程中,中心区工作稳定可靠。 展开更多
关键词 100 MEV回旋加速器 强流中心区 螺旋偏转板 结构设计
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70MHz回旋加速器谐振腔高频性能的数值研究 被引量：3
5
作者 纪彬 张天爵 +5 位作者 彭朝华 储诚节 王修龙 赵振鲁 李振国 吴隆诚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2004年第2期121-124,共4页
介绍了用数值模拟手段设计加速腔体的方法。在设计 70MHz回旋加速器谐振腔的过程中 ,为满足回旋加速器磁铁的结构要求 ,对高频频率、Q值等高频参数进行了研究。在设计阶段 ,应用基于有限元方法的程序对高频实验进行模拟计算。回旋加速... 介绍了用数值模拟手段设计加速腔体的方法。在设计 70MHz回旋加速器谐振腔的过程中 ,为满足回旋加速器磁铁的结构要求 ,对高频频率、Q值等高频参数进行了研究。在设计阶段 ,应用基于有限元方法的程序对高频实验进行模拟计算。回旋加速器腔体的初步设计结果将用于最终物理设计和工程设计。 展开更多
关键词 回旋加速器 谐振腔 高频性能 数值分析 磁铁系统
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RDS111型回旋加速器真空系统故障分析 被引量：3
6
作者 刘平 张政伟 +1 位作者 薛方平 管一晖 《医疗卫生装备》 CAS 2005年第3期69-70,共2页
关键词 RDS 回旋加速器 放射性核素 要求 表现 直接 磁场 读数 时间 真空
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轫致辐射能谱测定SSC高频腔体电压 被引量：2
7
作者 郑启文 张生虎 +2 位作者 高宜海 郁奇 俞鸣峰 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期524-526,共3页
介绍了利用轫致辐射能谱测定回旋加速器高频腔体电压的原理、方法及测量结果。该测量方法的优点在于采用非接触方式测量高频腔体电压 ,因而不改变高频腔体的谐振特性 ,并且不受高频频率的影响 ,测量的高频腔体电压准确可靠。
关键词 轫致辐射能谱 测定 SSC 高频腔体 电压 连续能谱 回旋加速器
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对MB形气态β^+衰变源的效率刻度 被引量：2
8
作者 曹雷 凌球 +1 位作者 郭兰英 龚学余 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期541-543,共3页
利用医用回旋加速器产生的以13N-NH3形式赋存的气态13N核素,成功地实现了NaI探测系统对MB形探测容器内正电子衰变气体源的效率刻度,并与应用MonteCarlo计算的理论值取得较好符合,解决了反应堆一回路13N监测仪难以进行效率因子刻度的难题。
关键词 回旋加速器 ^13N NaI闪烁探测器 安全壳 MB形容器 泄漏监测 核电站 压力容器
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中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术研究 被引量：2
9
作者 安世忠 魏素敏 +5 位作者 冀鲁豫 边天剑 解怀东 温立鹏 管锋平 郑侠 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1774-1783,共10页
中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流... 中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器。建成的100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器(CYCIAE-100),是目前国际上能量较高的一台紧凑型强流质子回旋加速器,最高流强达到520μA,束流功率达到52 kW。建成的硼中子俘获治疗用的质子回旋加速器,也是我国首次自主研发成功的引出质子束流强达到mA量级的强流质子回旋加速器。在系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器研发过程中,CIAE对剥离引出后的束流色散效应、剥离膜与束流夹角对引出后的束流品质的影响、单圈剥离引出技术等紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术等方面展开了研究,且自主开发出了剥离引出计算程序,为紧凑型强流质子回旋加速器的应用作出了贡献。 展开更多
关键词 紧凑型强流质子回旋加速器 剥离引出 强流质子
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医用回旋加速器工作状态下束流稳定性分析 被引量：5
10
作者 徐绪党 刘标 +1 位作者 李殿富 杨伟 《中国医疗设备》 2011年第3期15-17,共3页
目的分析医用回旋加速器两种工作状态下加速束流的基本特征;监测加速器在较高负荷运行条件下的束流稳定性。方法利用高纯氢气作为离子源气体,分别自加速末端提取单、双束流,测试两种条件下离子源电流、引出束流及加速环境的真空度随时... 目的分析医用回旋加速器两种工作状态下加速束流的基本特征;监测加速器在较高负荷运行条件下的束流稳定性。方法利用高纯氢气作为离子源气体,分别自加速末端提取单、双束流,测试两种条件下离子源电流、引出束流及加速环境的真空度随时间的变化趋势。结果真空腔的真空度、离子源电流及准直器电流在双束流测试时变化幅度相对较大,两种测试条件下,真空度及离子源呈缓慢递增趋势,准直器电流呈缓慢递减趋势,60min后趋于稳定。结论正常工作状态下,单束流比双束流轰靶的束流稳定性强,且两种条件下束流最终处于较稳定的工作状态。应优先选择单束流工作模式。 展开更多
关键词 医用回旋加速器 准直器 束流 稳定性 测试用Dummy靶
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小型回旋加速器虚拟样机技术 被引量：3
11
作者 樊明武 余调琴 +5 位作者 熊永前 陈德智 熊健 秦斌 洪月明 邓昌东 《中国工程科学》 2003年第10期8-13,共6页
小型回旋加速器虚拟样机技术是把小型回旋加速器的理论计算、分析、信息技术与机械设计、加工、装配、调试、运行、维修等专家知识进行有机结合 ,在系统仿真和虚拟现实基础上发展起来的一种新概念技术。基于虚拟样机 ,可以实现创新设计 ... 小型回旋加速器虚拟样机技术是把小型回旋加速器的理论计算、分析、信息技术与机械设计、加工、装配、调试、运行、维修等专家知识进行有机结合 ,在系统仿真和虚拟现实基础上发展起来的一种新概念技术。基于虚拟样机 ,可以实现创新设计 ,有效降低探索风险。文章探讨了回旋加速器虚拟样机系统框架 ,讨论了虚拟样机系统的体系结构和回旋加速器产品的全生命周期仿真 ,提出了基于全生命周期集成和多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机的开发思路。 展开更多
关键词 小型回旋加速器 虚拟样机技术 增强现实
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医用回旋加速器质量控制与安全策略探讨 被引量：9
12
作者 陈泽龙 陈自谦 倪萍 《中国医疗设备》 2011年第2期15-17,7,共4页
医用回旋加速器为临床PET/CT检查提供正电子放射性核素,做好回旋加速器的质量控制和安全防护就是要保证回旋加速器良好稳定的运行,保证安全生产,从而提供足额且符合要求的正电子核素,这就要求做好回旋加速器的维护保养工作,同时要注重... 医用回旋加速器为临床PET/CT检查提供正电子放射性核素,做好回旋加速器的质量控制和安全防护就是要保证回旋加速器良好稳定的运行,保证安全生产,从而提供足额且符合要求的正电子核素,这就要求做好回旋加速器的维护保养工作,同时要注重技术人员的操作培训和质量控制意识的养成,维修和备件的供应也列入回旋加速器的质控项目。本文总结了医用回旋加速器各结构维护和保养的方法,阐述了对技术人员进行操作培训,培养质量控制意识的重要性。 展开更多
关键词 回旋加速器 正电子核素 质量控制 辐射安全
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中国环流器二号A(HL-2A)实验进展 被引量：2
13
作者 董家齐 严龙文 段旭如 《科技导报》 CAS CSCD 2007年第16期61-67,共7页
中国环流器二号A(HL-2A)装置经过最近2年的改进和提高,电子回旋加热功率达到2MW,增加了液氮温度分子束加料系统,三台阶带状流探针阵列、微波反射仪和汤姆逊散射等诊断系统等。利用其所具备的条件,在该装置上开展先进托卡马克实验,进行... 中国环流器二号A(HL-2A)装置经过最近2年的改进和提高,电子回旋加热功率达到2MW,增加了液氮温度分子束加料系统,三台阶带状流探针阵列、微波反射仪和汤姆逊散射等诊断系统等。利用其所具备的条件,在该装置上开展先进托卡马克实验,进行了磁约束聚变科学关键课题的研究;在若干领域,取得了重要物理实验成果,包括首次在托卡马克装置上观测到测地声模带状流的环向对称性和三维结构,创造了电子温度达到5000万度的国内纪录等;在其他领域,比如偏滤器物理、等离子体旋转、高能电子的作用、粒子和能量约束及磁流体不稳定性等方面,积累了丰富的实验数据。该装置的升级与改造工作正在研发之中。 展开更多
关键词 核聚变 托卡马克 环流器二号A(HL-2A) 测地声模带状流
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CYCIAE-30医用回旋加速器束流输运系统升级改造 被引量：1
14
作者 魏素敏 张天爵 +3 位作者 钟俊晴 姚红娟 储诚节 邢建升 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期139-144,共6页
在中国原子能科学研究院CYCIAE-30医用回旋加速器现有的束流输运系统的基础上,根据气体靶生产新品种医用同位素的技术要求,用TRACE-3D对束流输运系统的升级改造方案进行设计,包括束流线的总体布局和光学设计。根据束流光学设计的结果,... 在中国原子能科学研究院CYCIAE-30医用回旋加速器现有的束流输运系统的基础上,根据气体靶生产新品种医用同位素的技术要求,用TRACE-3D对束流输运系统的升级改造方案进行设计,包括束流线的总体布局和光学设计。根据束流光学设计的结果,设计了新增束流线的磁四极透镜和偏转磁铁。 展开更多
关键词 回旋加速器 束流输运系统 光学设计 四极磁铁 偏转磁铁
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用于回旋加速器低电平系统的通用软硬件系统设计与实现 被引量：1
15
作者 付晓亮 殷治国 +4 位作者 Ken Fong 纪彬 魏俊逸 汪洋 卢晓通 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1885-1892,共8页
针对回旋加速器射频系统幅度、相位、频率、自动启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,设计了一种用于回旋加速器低电平系统的软硬件系统。该系统的硬件基于ZYNQ系列FPGA和高速ADC及DAC。采用数字下变频技术实现了幅度、相位和... 针对回旋加速器射频系统幅度、相位、频率、自动启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,设计了一种用于回旋加速器低电平系统的软硬件系统。该系统的硬件基于ZYNQ系列FPGA和高速ADC及DAC。采用数字下变频技术实现了幅度、相位和调谐控制;采用数字电路实现了腔体打火的快速检测。幅度控制精度为0.015%,相位控制精度为0.04°。该系统充分发挥了数字低电平系统的全可编程优势,通过上位机修改参数即可适用于多种回旋加速器。 展开更多
关键词 数字低电平系统 回旋加速器 射频系统 FPGA ZYNQ
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医用回旋加速器原理 被引量：10
16
作者 陈泽龙 《医疗卫生装备》 CAS 2005年第2期55-56,58,共3页
关键词 医用 发射型计算机 断层扫描 南京军区福州总医院 体内 影像诊断 PET 正电子 回旋加速器 化合物
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小回旋加速器中磁场一、二、三次谐波影响的研究 被引量：1
17
作者 卢相顺 陈茂柏 +1 位作者 李德明 徐森林 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 1996年第12期721-726,共6页
研究了小回旋加速器中磁场一、二、三次谐波对粒子运动的影响，由此得出其所能允许的最大幅值，为磁场的垫补提供理论依据。
关键词 小回旋加速器 磁场 谐波 回旋加速器
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用于回旋加速器射频低电平系统的通用DSP固件程序设计 被引量：1
18
作者 付晓亮 殷治国 +3 位作者 纪彬 李鹏展 赵振鲁 张天爵 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1123-1128,共6页
针对回旋加速器射频系统幅度、相位、启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,编写了一种基于有限状态机的通用DSP固件程序。该固件程序将射频系统启动过程划分为5个状态:封锁RF信号、搜索腔体谐振点、提升射频功率、匹配相位、幅... 针对回旋加速器射频系统幅度、相位、启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,编写了一种基于有限状态机的通用DSP固件程序。该固件程序将射频系统启动过程划分为5个状态:封锁RF信号、搜索腔体谐振点、提升射频功率、匹配相位、幅相闭环控制。该固件程序通过串口与本地上位机和远程控制机进行实时通信,支持在线修改射频系统启动参数;采用异步事件驱动方式,实现对打火和反射功率过大等异常情况快速响应。该固件程序成功应用于CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统中,在CYCIAE-100回旋加速器调束过程中,完成了射频系统的启动控制和设备保护,满足加速器控制系统的需求。 展开更多
关键词 回旋加速器 射频低电平系统 DSP固件程序
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CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统嵌入式IOC设计 被引量：1
19
作者 付晓亮 殷治国 +2 位作者 纪彬 张祎王 赵振鲁 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1892-1896,共5页
为对CYCIAE-100回旋加速器射频系统进行远程监测与控制,实现与CYCIAE-100回旋加速器主控制系统的联锁,研制了一种基于ARM9系列处理器的嵌入式IOC。该嵌入式IOC运行Linux操作系统,使用EPICS建立了IOC作为控制软件。通过软、硬件协同设计... 为对CYCIAE-100回旋加速器射频系统进行远程监测与控制,实现与CYCIAE-100回旋加速器主控制系统的联锁,研制了一种基于ARM9系列处理器的嵌入式IOC。该嵌入式IOC运行Linux操作系统,使用EPICS建立了IOC作为控制软件。通过软、硬件协同设计,扩展了ARM9系列处理器的SPI从设备数量,开发了ADC和DAC设备的Linux驱动程序和EPICS设备驱动程序。使用Python语言开发了EPICS串口设备支持程序。经过长期运行考验,该嵌入式IOC稳定可靠,满足远程监测和控制的需求。 展开更多
关键词 CYCIAE-100 射频系统 嵌入式IOC EPICS
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基于ANSYS的回旋加速器主磁铁优化设计 被引量：1
20
作者 陈德智 张黎明 +1 位作者 高国强 熊永前 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期56-58,共3页
基于ANSYS软件的建模与磁场有限元分析功能,实现了回旋加速器主磁铁的优化设计.给出了由滑相角度估算磁极张角修正量的方法,根据滑相角度计算磁场沿圆周的平均值与等时性场的偏差;为消除此偏差,将磁场沿圆周的分布做硬边界近似,估算出... 基于ANSYS软件的建模与磁场有限元分析功能,实现了回旋加速器主磁铁的优化设计.给出了由滑相角度估算磁极张角修正量的方法,根据滑相角度计算磁场沿圆周的平均值与等时性场的偏差;为消除此偏差,将磁场沿圆周的分布做硬边界近似,估算出磁极几何尺寸(磁极张角)的修正量.利用ANSYS软件创建和修正磁铁模型,计算磁场;通过束流动力学分析给出设计磁场与等时性磁场的偏差,据此对磁铁进行不断修正,实现磁铁的优化设计计算.为完成上述功能,开发了应用软件CMEF,把ANSYS自动建模计算程序和束流动力学计算程序集成在一起,形成一个完整的回旋加速器主磁铁优化设计软件. 展开更多
关键词 回旋加速器 磁铁 优化设计 束流动力学
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