渡越辐射在强流电子束诊断中的应用

文中描述了渡越辐射用于束流诊断的理论依据,介绍了利用渡越辐射对18MeV,2.7kA的强流脉冲电子束进行诊断的实验方案,介绍了在强流束测量中遇到的困难和解决方法.实验中获得了渡越辐射的特征图案,并对特征图案进行了分析,得到了测量时应该使用偏振片的结论.据此,利用渡越辐射测量了强流脉冲束的剖面、能量、发散角.并采用渡越辐射与切伦科夫辐射相结合的方法，用切伦科夫辐射测量束剖面,用渡越辐射测量能量和发散角,在同一次实验中获得了强流脉冲束的归一化发射度.     

光学相关论题 电子光学

O463.1 2005032387 利用光学渡越辐射进行强流束诊断=Research of optical transition radiation on intense electron-beam diagnostic [刊,中]／杨国君(清华大学工程物理系．北京(100084)), 刘承俊…∥强激光与粒子束．-2004,16(9)．-1215-1218 描述了光学渡越辐射用于束流诊断的理论依据,介绍 了利用光学渡越辐射对18 MeV,2．7 kA的强流脉冲电子 束进行诊断的实验方案。在解决了在强流束测量中强背     

利用光学渡越辐射进行强流束诊断

当匀速运动的带电粒子通过介质交界面时，在库仑场重建的过程中，会产生渡越辐射，位于可见光波段的渡越辐射被称为光学渡越辐射（OTR）。它作为一种束流诊断工具，具有空间分辨率高、时间响应快、多参数同时测量、对束流影响小、装置简单等特点，能够测量束剖面、发散角、发射度、能量、束流的宏脉冲长度和微脉冲长度等多个参数，因此在国外加速器领域得到了比较广泛的应用。     

一种新型光学渡越辐射光学特性的测量方法

为了解决理论测量中,光学渡越辐射焦平面的空间角分布与像平面的束剖面光路互相影响,难以同时测量,提出了一种新型的光学渡越辐射光学特性的测量方法.介绍了其光路原理和结构方案,分析了测量结构中的OTR镜头、分光棱镜与铅屏蔽结构的技术难点与解决方法.结果表明:系统克服了单功能测量、成像质量差等缺点,在ICCD相机上能够同步获得较好的光学渡越辐射的束剖面和空间角分布图案,且基本屏蔽了对图像采集有着强烈干扰的X-射线等高能辐射.     

一种新型光学渡越辐射光学特性的测量方法

为了解决理论测量中,光学渡越辐射焦平面的空间角分布与像平面的束剖面光路互相影响,难以同时测量,提出了一种新型的光学渡越辐射光学特性的测量方法.介绍了其光路原理和结构方案,分析了测量结构中的OTR镜头、分光棱镜与铅屏蔽结构的技术难点与解决方法.结果表明：系统克服了单功能测量、成像质量差等缺点,在ICCD相机上能够同步获得较好的光学渡越辐射的束剖面和空间角分布图案,且基本屏蔽了对图像采集有着强烈干扰的X-射线等高能辐射.     

OTR时间分辨测量系统的嵌入式远程控制方法

 基于光学渡越辐射原理的高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统，具有时间响应快、分辨率高的特点，可以测量电子束的束剖面、发射角、能量等参数。利用嵌入式方法，通过计算机控制系统对时间分辨测量系统实现实时的远程控制，实现了直线感应加速器中时间分辨测量。计算机控制系统接收光电视频信号，进行实时图像传输，得到动态图像，有效解决了在直线感应加速器中强流干扰的光学渡越辐射测量的困难。并给出了嵌入式远程控制的方法。     

加速器束流诊断技术的新进展

介绍了加速器柬流诊断技术的新进展,包括束流位置测量技术、束团横向尺寸测量技术和束团长度测量技术.柬流位置测量技术主要介绍具有高位置分辨率的腔型束流位置检测器和数字束流位置处理技术.束团尺寸测量技术主要介绍高空问分辨率的激光丝扫描器、光学渡越辐射和光学衍射辐射技术.束团长度测量技术主要介绍高时间分辨率的相干辐射光谱技术、RF横向偏转腔、RF零相位技术和电光采样技术.     

加速器束流诊断技术的新进展

介绍了加速器束流诊断技术的新进展, 包括束流位置测量技术、束团横向尺寸测量技术和束团长度测量技术. 束流位置测量技术主要介绍具有高位置分辨率的腔型束流位置检测器和数字束流位置处理技术. 束团尺寸测量技术主要介绍高空间分辨率的激光丝扫描器、光学渡越辐射和光学衍射辐射技术. 束团长度测量技术主要介绍高时间分辨率的相干辐射光谱技术、RF横向偏转腔、RF零相位技术和电光采样技术.     

利用相干渡越辐射测量电子束团长度的分析与计算

利用相干渡越辐射(CTR)测量短和超短电子束团长度是国际上束测领域新发展的频域测量技术.文中理论分析和数值计算了北京自由电子激光装置的皮秒级的射频电子束团序列产生的CTR,当辐射波长在长于束长(4ps)时,渡越辐射发生相干增强效应;与非相干渡越辐射相比,当λ≥2πσz时,增强的倍数约等于束团中粒子的数目(10⁸);CTR从亚毫米波到毫米波段呈宽带连续谱特性;渡越辐射能量主要集中在轴线附近,宏脉冲辐射能量高达几毫焦.设计采用偏振型束团长度测量系统,利用CTR自相关技术,实验测量该束团序列的纵向长度,并藉助傅里叶变换光谱法,推求束团电子分布.     

光学渡越辐射测量中能量分辨精度分析

 基于光学渡越辐射原理的用于高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统，具有时间响应快、分辨率高等特点，可以测量电子束的束剖面、发散角、能量等多个参数。分析了测量系统的结构参数（包括了透镜的焦距、成像面位置、CCD像元尺寸）对电子束能量测量精度的影响，并在理论上模拟了电子束的发散角的影响。还根据系统数据的特点，阐述了数据噪声对能量测量结果精度的影响，指出了光学渡越辐射测量中电子束能量分辨精度受到多种因素的影响，需要在数据处理时考虑修正。     

具有时间分辨能力的强流电子束束剖面测量系统

 高能强流电子束的束参数测量是加速器研制过程中重要的一项测量工作，由于光学渡越辐射具有时间响应快、分辨率高等特点而被用于测量电子束的具有时间分辨能力的束剖面、发散角、能量等多个参数；通过电子束束参数的时间分辨测量则能够了解电子束产生、输运中的问题，非常有利于加速器的研究与调试。一种具有时间分辨能力的、利用光学渡越辐射进行高能强流电子束束斑测量的系统在中国工程物理研究院被建立起来，并在12 MeV LIA的电子束束斑的测量中用于电子束传输研究，该系统拍摄图像的间隔时间最小为10 ns，最小的曝光时间为3 ns，具有一次可以拍摄8幅图像的能力，并获得了12 MeV LIA约100 ns内相应的时间分辨的束斑变化情况，观察到了一些过去未观察到的现象，为加速器的研究提供了又一个新测试方法。     

用修正三梯度法测量束流发射度

 介绍了修正三梯度法的原理和利用该方法测量发射度的实验装置。编写了基于束包络方程的数值拟合程序，并进行了模拟计算。用修正三梯度法对3.5MeV注入器出口处脉冲电子束的发射度做了时间分辨的测量。结果表明，当空间电荷力不可忽略时，该注入器输出的电子束脉冲期间中间部分束的发射度为1 040π·mm·mrad。     

光学渡越辐射电子束发散角二维拟合数值分析北大核心CSCD

光学渡越辐射具有良好的方向性,通过对光学渡越辐射空间分布曲线进行拟合可以对束流发散角进行计算。采用理论计算的方法,分析了电子入射到金属-介质界面时,入射角变化对光学渡越辐射二维空间分布的影响。计算分析表明,光学渡越辐射在特定偏振方向上的分布并不仅仅由电子束在该方向的发散角分量决定,同时还受到其他方向发散角分量的影响。计算对比了电子束散角一维分布和二维分布模型下光学渡越辐射空间分布的差异。结果表明,采用一维分布模型拟合计算的电子束均方根发散角存在偏差,较二维分布拟合结果偏小。     

Power semiconductor laser diode arrays characterization

Nowadays, power semiconductor laser diode arrays are becoming a widespread source for a large variety of industrial applications. In particular, the availability of low-cost high-power laser diode arrays makes their use possible in the industrial context for material cutting, welding, diagnostics and processing. In the above applications, the exact control of the beam quality plays a very important role because it directly affects the reliability of the final result. In this paper, we present two different approaches useful for the characterization of the beam quality in laser diode arrays. The first one, starting from total intensity measurements on planes orthogonal to the beam propagation path, is able to deduce the working conditions of each laser setting up the array. The second one is aimed at the measurement of a global quality factor of the array itself; to this end, the empirical extension of the M² concept to composite beams is presented along with some experimental results. As the first technique is especially intended for the non-destructive detection of design problems in the array itself and in the bias circuitry, the second one represents a powerful tool for the rapid on-line diagnostics of the laser beam during its use.     

切伦科夫辐射“双成像法”测量电子束发射度

利用切伦科夫辐射,OTR或荧光靶等光学诊断方法进行发射度测量,国内外绝大部分实验是用CCD相机观测电子束打靶产生的光斑,变化四极透镜的磁场梯度,应用“三梯度法”计算出发射度.文中提出了一种新的“双成像法”测量方法,使切伦科夫辐射光通过一长焦距的消色差薄透镜,分别在焦平面和像平面获取图像.通过图像处理,前者可分析出电子束散角分布,后者可分析出电子束径向分布,从而直接得到均方根发射度.该方法对束流相空间和电荷密度分布无需假设,无需借助“三梯度法”,较其他常规测量方法具有实验装置更简便、测量精度更高和适用性更广等优点.文中给出了该测量方法对北京大学DC?SC光阴极注入器的发射度测量进行计算机模拟实验的结果和分析.     

An analytic map for space charge in a nonlinear lattice

We propose a simple analytical model for an intense beam in a lattice with localized nonlinearities. In the thin lens limit a single nonlinearity leads to a Hénon like map. When the space charge is present and the core radius is small with respect to the dynamic aperture, the use of a frozen core distribution like KV is justified. In this case we define an analytic map M by composing the phase advance due to space charge, computed at the first perturbation order, with the kick due to the nonlinear force. The corresponding dynamics is almost indistinguishable from the dynamics of the “exact” map, which requires an accurate symplectic integration, if the tune depression is weak enough. The same accuracy is preserved for parametric modulations of the perveance or the beam core radius. The extension to any other distribution is straightforward.     

反磁回路技术诊断2MeV注入器出口处束包络半径

反磁回路(Diamagnetic loop,DML)诊断强流脉冲电子束半径的技术是一种可在线诊断的技术. 这种诊断技术与其他方法(如三梯度法)相配合可以同时在线诊断强流脉冲电子束的发射度、束包络斜率等参数. 介绍了反磁回路诊断电子束时间分辨均方根半径的原理, 并建立了相应的装置,通过标定给出了定标系数. 利用反磁回路诊断装置测量了2MeV直线感应型注入器出口处双脉冲强流电子束包络的均方根半径分别为6.84mm和5.63mm,和用分幅相机同步测量的结果具有较好的一致性.