低反轰高梯度驻波加速管的研究

高梯度驻波加速管常伴有电子反轰现象，引起电子枪阴极过热及发射不稳定。介绍了在一个６ＭｅＶ驻波加速管中开展降低反轰和提高加速梯度的设计和试验研究，并分析了驻波加速管的电子反轰与磁控管及热阴极微波电子枪的不同。     

一种高功率返波管理论

对一种热阴极高功率返波管进行了理论研究,其具有寿命长稳定性好的特点。采用的热阴极发射电流密度为20 A/cm2,发射面积为100 cm2,发射总电流为2 kA。首先对该热阴极单阳极电子枪进行仿真研究,在确保不打火的情况下获得电子枪优化设计参数,再对整管进行粒子模拟研究,仿真结果表明,在工作频率为10.5 GHz时,该热阴极返波管的输出功率可以达到290 MW,换能效率为29%。     

冷阴极微波电子枪初步研究北大核心CSCD

基于场发射的冷阴极微波电子枪兼具光阴极微波电子枪和热阴极微波电子枪的优点,可望提供低发射度、低能散以及较高流强的电子束,应用于自由电子激光等领域。介绍了这种电子枪的特点,以及在中国工程物理研究院应用电子学研究所的研究进展。场发射通常要求非常高的电场强度,通过对金刚石薄膜进行掺杂,可以降低其有效功函数,从而在相对低的场强下获得足够高的发射电流。结合场发射的特点,从腔型、反轰、加速效率以及束流孔径等方面对冷阴极微波电子枪进行了设计,并给出了初步的设计结果。利用粒子模拟程序对该电子枪的场发射情况进行了模拟,结果表明有望获得发射度很低的电子束团。     

新型热阴极电子枪加热结构热分析

利用ANSYS和COMSOL仿真模拟软件,对热阴极电子枪的加热结构进行热分析,得到了阴极加热结构设计的一些规律,然后通过实验对一系列加热结构进行阴极温度测试,进一步验证模拟计算的结果,得到了一种加热效率比较高的结构。该结构在加热功率为100 W时,阴极温度超过了1 900 K,达到了铱铈阴极的工作温度。在阴极温度1 800 K左右,阴极表面引出电场强度为3.6×106V/m的条件下,该阴极的最大发射电流达到1.04 A,发射电流密度约13 A/cm2。     

La＿xBi＿（2－X）Ti＿4O＿11的合成及相变研究

合成了Ｌａ＿ｘＢｉ＿（２－Ｘ）Ｔｉ＿４Ｏ＿１１系列样品，并完成了它们的喇曼光谱和ｘ射线衍射测量；结果表明，该体系在Ｘ＝１．２经历了一次相变，且相变与最低频声子模随Ｘ的变化有关。Ｌａ＿０．２Ｂｉ＿１．８·Ｔｉ＿４Ｏ＿１１的相变温度为２００℃。初步获得Ｌａ＿２Ｔｉ＿４Ｏ＿１１的结构为正交结构。     

大面积热阴极系统设计及初步实验结果

建立了能满足大面积热阴极系统需要的2MeV热阴极实验平台,并配合研制了直径为100ram的B型储备式热阴极.在二极管电压为1.8MV、脉宽90ns(FWHM)、阴极工作温度为1350.C情况下,利用法拉第筒获得了1000A的发射电流,发射电流密度约12A/cm2.实验结果表明,利用大面极热阴极获得高亮度强流电子束在工程上是可以实现的.实验结果也表明,阴极发射能力强烈依靠于二极管真空和阴极工作温度.     

BaSn＿（1－x）Sb＿xO＿（3－δ）和Ba＿（1－y）La＿ySnO＿（3－δ）的导电机制

测量了ＢａＳｎ＿（１－ｘ）Ｓｂ＿ｘＯ＿（３－δ）和Ｂａ＿（１－ｙ）Ｌａ＿ｙＳｎＯ＿（３－δ）样品的低温电阻率和磁化率．实验结果表明，在较低温度区域，两类样品的导电机制均是传导电子的范围可变跳跃。而在较高温度区域，ＢａＳｎ＿（１－ｘ）Ｓｂ＿ｘＯ＿（３－δ）样品的电导主要是电子从定域态到扩展态的跃迁所贡献，Ｂａ＿（１－ｙ）Ｌａ＿ｙＳｎＯ＿（３－δ）样品的电导则可能来源于电子的最近邻跳跃。     

S波段1＋腔热阴极微波电子枪研究

叙述了１＋腔热阴极微波电子枪设计、制造与调试的情况。该枪已于１９９２年１２月调试出束，经过一年多的调试运行，测量了电子束的发射度和能谱，得到了满意的结果。当输入功率约１．１ＭＷ时，输出电子束最大能量１ＭｅＶ，平均电子能量０．６ＭｅＶ，宏脉冲电流１Ａ，宏脉冲宽度约２μａ，重复频率５０Ｈｚ，微波工作频率２９９７．７５ＭＨｚ，束流归一化发射度ε_ｎ≈５πｍｍ·ｍｒａｄ。     

S波段1＋腔热阴极微波电子枪研究

叙述了１＋腔热阴极微波电子枪设计、制造与调试的情况。该枪已于１９９２年１２月调试出束，经过一年多的调试运行，测量了电子束的发射度和能谱，得到了满意的结果。当输入功率约１．１ＭＷ时，输出电子束最大能量１ＭｅＶ，平均电子能量０．６ＭｅＶ，宏脉冲电流１Ａ，宏脉冲宽度约２μａ，重复频率５０Ｈｚ，微波工作频率２９９７．７５ＭＨｚ，束流归一化发射度ε_ｎ≈５πｍｍ·ｍｒａｄ。     

大面积热阴极系统设计及初步实验结果

建立了能满足大面积热阴极系统需要的2MeV热阴极实验平台, 并配合研制了直径为100mm的B型储备式热阴极. 在二极管电压为1.8MV、脉宽90ns(FWHM)、阴极工作温度为1350℃情况下, 利用法拉第筒获得了1000A的发射电流, 发射电流密度约12A/cm². 实验结果表明, 利用大面极热阴极获得高亮度强流电子束在工程上是可以实现的. 实验结果也表明, 阴极发射能力强烈依靠于二极管真空和阴极工作温度.     

大面积环状LaB6阴极

 介绍了一种用于管状电子束发射的大面积LaB₆阴极电子源，其阴极发射面积为115 mm²，LaB₆发射体用钼作基底，在LaB₆与钼之间用耐高温的碳化物粘合剂填充以防止LaB₆与钼发生反应。采用电子束轰击的方式加热LaB₆发射体，当阴极温度为1 873 K时，加热功率为173 W，直流发射电流密度达到40 A/cm²。与用石墨加热LaB₆发射体相比，该电子源加热功率降低了66%。阴极在室温下反复暴露于大气后其发射性能稳定。     

Thermionic Cathode Electron Gun for High Current Densities

An electron gun using lanthanum hexaboride (LaB6) as a cathode material is being studied for use as a robust thermionic emitter at high cathode current densities. It has a standard planar cathode, Pierce-type electron gun design with a space-charge-limited perveance of 3.2 × 10-6 A/V3/2. Thus far it has been operated up to 36 kV in the space-charge-limited regime. The cathode is heated by electron bombardment and radiation from an auxiliary tungsten filament. The total heating requirement is found to be 202 W/cm2 of cathode area at a cathode temperature of 1626°C. These observations are found to be in reasonable agreement with a thermal steady-state power balance model. Beam current distribution measurements are made with a movable collector and Faraday cup, and are found to be in agreement with an electron-gun computer code. The cathode temperature distribution is also measured.     

热阴极微波电子枪模拟计算

用模拟计算方法,研究了热阴极微波电子枪的束流动力学行为,采用笛卡尔坐标,编制了准三维模拟计算程序──HOTGUN.计算中除考虑了射频场外,还充分考虑了空间电荷效应(空间电荷场为轴对称场)、肖特基效应及稳态负载效应等.文中给出了HOTGUN程序与PARMELA部分模拟结果及中科院高能所自由电子激光室微波电子枪热测实验台部分实验结果的比较,最后以用于北京自由电子激光器的多腔热阴极微波电子枪为例,给出了详细的HOTGUN程序模拟计算结果.     

双微波馈入热阴极微波电子枪实验研究

中国工程物理研究院紧凑型自由电子激光太赫兹源装置采用了两路微波独立调谐热阴极微波电子枪作为注入器,一路由首腔馈入激励首腔和实现阴极表面建场并引出电子,另一路由后续腔馈入并通过腔间耦合激励各腔,两路微波互不耦合。对于这种微波激励方式,微波电子枪首腔的电场相位和幅度在实验中均可调节,因此可以通过实验研究来优化微波电子枪的工作参数,从而减小热阴极微波电子枪的电子反轰效应,提高束流品质。介绍了该热阴极微波电子枪热测实验研究的最新结果,通过BCT测得微波电子枪出口处束流强度超过400mA,电子反轰效应随着首腔电场的相位和幅度调节发生显著变化,这些指标和实验现象与理论研究结果较为吻合。     

(1/2+1/2+1)腔型热阴极微波电子枪

 介绍了一种新型的轴耦合热阴极微波电子枪的设计，该枪采用了缩短首腔以及在首腔与主加速腔间插入耦合半腔的设计思想，在不破坏粒子束性能的基础上尽量减小反轰功率，给出了用Superfish 及Pamela软件进行物理设计以及粒子动力学计算的结果，在脉冲宽度为6μs, 重复频率为25Hz时，阴极上平均反轰功率为3.6W,达到设计要求。     

电子帘加速器中阴栅组件结构的数字化设计

 在电子帘加速器的电子枪阴栅组件的结构设计中引入有限元分析法，研究不同材料不同结构的阴栅组件的温度场及其分布，进而得到了优化的结构及热源参数。在以2.35kW电功率加载于直径为１mm的热源钨丝时，在发射体上获得了产生稳定电子束流所需的1 400~1 430℃的均匀温度场，设计结构的热效率达到75%。计算中采用了一种迭代方法，只需4次迭代计算就获得了收敛的计算结果，从而在计算中能够采用各材料准确的热物性参数，使计算过程简洁有效。     

B&D of a Multi-cavity RF Gun With Thermionic Cathode for BFEL

Thi spaper describes thedesign,simulation and experiment of a multi-cavity RF gun with thermionic cathode for BFEL.This RF gun consists of 1/2+3 cavities (its first half cavity is about 1/3 of a full cavity) with a axis coupling bi-period standing-wave accelerating structure,and works at π/2 mode,2856MHz.We shortened the length of the lst cavity and added a short drift between the 2nd and 3rd cavities,so that the power of back bombardment electrons was greatly decreased and the logitudinal properties were adjusted properly.     

神龙二号注入器阳极杆内电子束包络测量技术

在注入器段阳极杆内不同位置进行电子束包络的测量可以为多脉冲电子束在注入器段的传输磁场配置调试提供最直接的支撑,也是研究热阴极发射性能的重要手段,测量工作具有极为重要的意义。神龙二号采用热阴极作为多脉冲电子束源的发射体,对真空的要求极高,且加热及降温周期较长,不适合频繁地破坏真空进行测量位置的调整;针对这样的特点,设计了一套可伸缩式的测量装置,结合多幅分幅相机,在不破坏真空的情况下,可以完成多个位置的束包络的时间分辨测量,在提高测量效率的基础上进一步提高了注入器的调试效率。     

Synthesis and tailoring of GaN nanocrystals at room temperature by RF magnetron sputtering

We report here the synthesis of hexagonal GaN nanocrystals on p-silicon substrates by Radio-Frequency (RF) magnetron sputtering without substrate heating or by post-deposition annealing treatment. GaN nanocrystals are synthesized and tailored as a function of RF power at constant Ar and N₂ flow rates (working pressure). The observed reduction in grain sizes as a function of RF power has been correlated with an increase in compressive strain. The effect of RF power on crystallite orientation has been determined by diffraction intensities using the degree of c-axis orientation. Atomic force microscopy shows uniform lateral nanocrystal sizes with spherical in shape by insignificant difference in Root-Mean-Square (RMS) roughness values for all the deposited thin films. Transmission electron microscope and field emission-scanning electron microscope studies have been performed to understand the surface morphologies and grain sizes. Thus, tailoring the size of the nanocrystals has been discussed by correlating RF powers, working pressures and cathode voltages on lattice vibrations.