LIA注入器发射度增长机理研究及其抑制措施

闪光X光照相是强流直线感应加速器（LIA）目前最重要的应用之一。为了获得更小的焦斑尺寸以达到精密照相的目的，减小LIA的发射度成为主要的技术途径之一，因此首先要求作为LIA束源的注入器能提供低发射度的带电粒子束。本文从非线性作用力导致束剖面电流密度分布变化的角度对注入器发射度的演变进行研究，根据研究揭示的规律提出相应的抑制发射度增长的措施。     

强流脉冲电子束时间分辨测试技术研究

简单介绍了LIA注入器中强流脉冲电子束能谱分布及发射度的测量原理.应用变象管扫描相机测量了脉冲宽度为100ns的强流脉冲电子束的能谱分布及发射度两个参量,得到了具有时间分辨本领为1ns的切伦科夫辐射图像.为强流直线感应加速器的研制,提供了实验数据.     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一.根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法,推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式,并给出数值计算结果.讨论了由非线性所引起发射度增长.     

猝发双脉冲直线感应加速器组元研究

直线感应加速器（LIA）是产生强流、高能电子束的重要装置之一。现有的直线感应加速器均以单次方式工作，加压一次只能加速一个束流脉冲打靶，而实际应用常希望其能工作在高重复频率的猝发多脉冲模式下。对原单脉冲LIA进行猝发双脉冲改造，无疑是获得多脉冲LIA最经济最简单的方法。     

准直孔法改善束流品质初探

本文提出了用准直孔结合调节束流导引磁场获得较好品质强流电子束的方法,运用该方法在1.5MeV直线感应加速器(LIA)进行了试验,结果准直束流前后沿明显减小,束亮度提高几倍;同时,用此方法测出了束密度及束亮度的径向分布.     

会议简讯

1.5MeV LIA鉴定暨ELIA方案论证会议 一九八九年四月五日至八日,核工业总公司科技委在中国工程物理研究院主持召开了1.5MeV直线感应加速器(LIA)鉴定会暨实验直线感应加速器(ELIA)方案论证会。会议由核工业总公司科技委主任钱皋韵主持。参加会议的有:学部委员、核工业总公司科学技术顾问、中国工程物理研究院高级科学顾问王淦昌教授,学部委员、国防科工委科技委副主任陈能宽研究员,学部委员、核工业总公司科技委副主任于敏研究员,学部委员谢家麟教授,学部委员、中国电子科技大学校长刘盛纲教授,北京大学副校长陈佳洱教授等来自全国各地41个单位共计115位专家代表。     

强流电子束在螺线管透镜作用下的聚焦特性

本文研究了由1.5MeV直线感应加速器(LIA)引出的2～3kA强流脉冲电子束在螺线管透镜作用下的聚焦特性。理论上,利用推导的非线性轨迹方程、K-V包络方程及解析方法研究了空间电荷效应、发射度、透镜球面像差和色散像差对最小焦斑直径的限制并对聚焦实验布局和参数进行了优化选择。实验上,获得了直径5～6mm的最小焦斑(包含90％电子)。实验结果与理论预估基本一致。     

碳纳米管阴极强流脉冲发射放气特性研究

为了研究碳纳米管(CNT)阴极强流脉冲发射特性, 在2MeV直线感应加速器(LIA)注入器平台上开展了阴极放气特性实验. 研究结果表明：碳纳米管阴极强流发射时伴随有严重的阴极放气, 阴极放气参与形成阴极等离子体. 对于特定的几次实验, 通过数值积分估算了阴极材料的放气量为0.8—1.12Pa·L, 释放的气体分子数目与电子数目之比为254—203, 说明阴极等离子体为弱电离等离子体. 分析了二极管电压、发射电流密度、放气量以及放气分子数目/电子数目之间的关系     

磁准直器测强流电子束亮度

本文介绍磁准直器测量束亮度的原理、方法、应用条件以及该方法应用于1.5MeV LIA(直线感应加速器)上的结果。并讨论了空间电荷效应对该方法的影响。     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一．根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法，推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式，并给出数值计算结果．讨论了由非线性所引起发射度增长．     

电荷束团横向非均匀密度分布引起的发射度增长

直线加速器中电荷束团的非线性效应是导致束流发射度增长的一个重要原因。本文给出了直线加速器中几种常见的横向非均匀电荷密度分布的有限长空间电荷束团所具有的非线性自场能,得到了由束团非均匀电荷密度分布引起的发射度增长。     

电子束亮度及多孔板法测量发射度的原理

本文探讨了利用多孔板法测量四维横向相空间中均匀分布以及高斯分布的电子束发射度的测量原理。结果表明,对于四维均匀分布的电子束,该法测量的是电子束的边发射度,并且光斑尺寸随着小孔位置不同而变化;对于高斯分布的电子束,该法测量的是电子束的均方根发射度,其光斑尺寸与小孔位置无关。     

三种高密度强流束亮度测量技术

利用已经建成的4 MeV LIA注入器,结合时间分辨测量系统研究了三种测量技术:发射度测量法、无场准直器和磁场准直器测量法。介绍了强流束亮度定义和典型方法理论分析及测量技术的物理概念,提出了用于猝发多脉冲电子束发射度测量装置的设计与调试,通过对时间分辨测量系统的分幅相机记录的光强度分布信息处理,得到电子束束斑均方根半径和发射角,分析某一时刻数据,即可得到电子束某一时刻发射度,从而获得多脉冲电子束时间分辨发射度。在4 MeV LIA注入器上对多脉冲电子束流的发射度进行测量,得到电子束归一化均方根发射度约为114 mmmrad、双脉冲456 mmmrad的归一化发射度。最后结合电子束的高斯分布初步分析并给出均方根发射度、实测发射度和边发射度的关系。     

直线加速器中双向高斯密度分布电荷束团发射度增长的比率关系

采用直线加速器中的空间电荷束团的有限圆柱模型，并假设该有限圆柱体电荷密度分布在横向ｒ和纵向ｚ都满足高期分布，推导得到了该电荷束团的自场能与发射度增长公式；通过数值模拟计算，给出了束流发射度增长随束团参数和加速器系统参数变化的图表曲线，讨论了该双向高期密度分布电荷束团发射度增长的比率关系．     

均匀聚焦系统和周期性聚焦系统中束晕形成的模拟研究

首先采用束核－试验粒子模型,利用Poincare截面法,讨论了均匀聚集系统和周期性聚集系统中,由强流带电粒子的自场效应所导致的非线性共振及混沌现象.然后按照自治理论,进一步对相空间中的初始粒子分布分别满足水袋型、抛物线型以及高斯型等相空间分布情况下进行了模拟计算,并得到了一系列结果诸如束晕强度、发射度增长随失配因子及调谐衰减变化等.     

高压直流连续波光阴极注入器中电子束流发射度研究

 高平均功率自由电子激光研究中，电子束质量是关键。针对高平均功率自由电子激光目标参数，提出了直流高压连续波光阴极注入器，给出了注入器的束流动力学过程。为了降低输出束流横向发射度，采用特殊结构设计的静电加速腔，加速电压1MV，最大加速梯度10MV/m。用PARMELA程序进行了粒子动力学模拟，电子束束团电荷为0.5nC，束团长度10ps时，注入器输出束流归一化发射度均方根值为5.8mm·mrad。     

Beam emittance investigation in high brightness injector using different driver laser profiles

Beam emittance plays an important role in any accelerator, and it is a main parameter to judge the performance of an accelerator. Emittance optimization is an indispensable part in conditioning and operation of the facility. For a laser-driven high brightness injector, different time structure of the laser pulse has different effects on transverse emittance. In order to compare Gaussian and flat-top laser pulse, systematic simulations of 500 pC have been done. From the simulation results, one can see that flat-top pulse laser will yield smaller minimal transverse beam size and transverse beam emittance than Gaussian pulse laser.     

强流柱对称相对论电子束的势能与发射度

推导了柱对称相对论电子束在漂移管内的空间电荷势及相互作用势能,分析了势能在束流传输过程中的变化规律,并与束流均方根发射度的变化方程比较。指出一部分势能随束流传输过程中包络振荡而呈现出可逆的变化;而另一部分势能则在束流传输系统及束流本身非线性力的作用下,随着电荷密度分布变化而转为电荷横向热运动能量,从而导致束流归一化发射度的增长,这种转化是一个不可逆的过程。     

Towards a wave theory of charged-beam propagation

Summary Using a recentquantum-mechanical treatment of charged-beam propagation in which the emittance plays the role of Planck's constant, we construct a wave theory of the beam transport along guiding systems. We show that the distribution of a beam passing through quadrupole lenses can be described in terms of Gaussian beams. We discuss the role of Twiss parameters within this context and derive anABCD law for charged beam transport.     

射频腔光阴极注入器发射度研究

 在激光驱动的光阴极注入器产生的高亮度电子束中，空间电荷引起发射度的增长。分析了射频腔中引起发射度增长的因素以及解决这个问题的办法——在射频腔的阴极附近加一个螺旋聚焦磁场进行补偿，也给出了补偿后电子束的发射度并和数值模拟结果进行比较，实验测试表明，所得结果比较符合。