皮秒量級(jí)電子脈沖寬度測量系統(tǒng)研制.pdf

1、本論文首先介紹了目前國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室對(duì)極短(ps量級(jí))電子束團(tuán)寬度測量裝置的需求。歸納、討論了國際上針對(duì)極短電子束團(tuán)測量的幾種基本思路。闡明了一種新型測量思路——時(shí)間—能量轉(zhuǎn)換法(散能法)研究的意義以及主要解決的問題。
　　以現(xiàn)有微脈沖束流電子槍(MPG)裝置產(chǎn)生的電子束團(tuán)為測量對(duì)象,開展了散能測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。現(xiàn)有微脈沖電子槍MPG裝置產(chǎn)生的電子束團(tuán)動(dòng)能大概在300KeV,初始能量分散很小(<0.1％),峰值流強(qiáng)可達(dá)為10A

2、~100A,束團(tuán)寬度在ps量級(jí)上。通過利用束流動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算軟件Parmela對(duì)這樣的電子束團(tuán)進(jìn)行計(jì)算分析發(fā)現(xiàn),束團(tuán)間存在強(qiáng)烈的空間電荷作用將嚴(yán)重破壞束團(tuán)性能,使它無法直接適用于散能測量。提出在MPG后端直接與盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連,對(duì)MPG電子進(jìn)行加速,減弱空間電荷作用影響。經(jīng)過加速后的電子也將進(jìn)入另一盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)受到散能作用。 以電子動(dòng)能300KeV、初始能量為0.1%、峰值流強(qiáng)為10A的ps量級(jí)的MPG電子束團(tuán)為測量對(duì)象,提出了包括加速

3、、散能、能量分析等過程在內(nèi)的整套散能測量方案。在充分理解束流動(dòng)力學(xué)原理的基礎(chǔ)上,利用理論公式編寫程序完成了加速用盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、散能用盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、聚焦系統(tǒng)、能量分析系統(tǒng)等基本設(shè)計(jì)工作。利用Parmela程序?qū)﹄娮釉谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)參數(shù)下確定的測量系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬,并且據(jù)此對(duì)這些結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行必要的修正,最終確定上述幾種結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)。利用Parmela程序?qū)Σ煌碾娮邮鴪F(tuán)不同條件下在測量系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬計(jì)算,為將來的調(diào)試工作提供了依據(jù)

4、。
　　就實(shí)際情況確定了二極分析磁鐵的物理參數(shù),從理論上對(duì)磁鐵的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)作了初步計(jì)算。分別利用Mafia、Opera程序?qū)Υ盆F進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,確定了磁鐵的加工尺寸。完成了二極磁鐵的加工。利用國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有磁測平臺(tái)進(jìn)行了磁場測量,將測量結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,展現(xiàn)了Mafia、Opera程序在二極磁鐵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果。 提出了一種新的基于Microwave Studio的盤荷波導(dǎo)耦合器的設(shè)計(jì)方法。對(duì)加速段、散能段進(jìn)行