电子冷却装置阴极激活及阴极表面温度计算

 电子冷却在重离子加速器冷却储存环中用于束流冷却和累积。实验发现,电子冷却装置电子枪高压绝缘陶瓷的绝缘电阻值下降影响到电子冷却装置的正常运行。介绍了电子冷却装置的阴极更换、真空烘烤、阴极碱土金属碳酸盐的分解和阴极激活过程;在60 W的加热功率下,得到了10.6 μA／V_１.5的导流系数;用灰体辐射计算的典型工作状态下电子枪氧化物阴极发射面的温度为1108 K,与实际测量的1078 K相近;阴极首次激活不完全是电子枪使用中导流系数的增长原因。     

光阴极注入器超导加速腔集成实验研究

 光阴极超导加速器实验系统由四倍频Nd：YAG锁模激光器、Cs₂Te光阴极、2+1/2微波电子枪、L波段3.5MW脉冲微波源,1.3GHz单腔超导铌腔,500W连续微波源,超导腔束管耦合器,4.2K低温恒温容器,液氦制冷系统,同步控制系统,束流参数诊断,真空系统等构成。2001年6月在中物院进行了光阴极超导加速器原理性实验,测得超导加速段能量增益0.58MeV,微脉冲束流强度0.1A,取得了预期的实验结果。     

电子帘加速器电子枪的研制

研究了电子帘加速器电子枪的束流传输特性,分析了影响束流纵向均匀性的几个因素,尤其对灯丝的下垂问题提出了一种理想的端约束模型.介绍了新研制的电子枪,其束流纵向不均匀度≤±10%.     

超快电子衍射装置的束流能量反馈控制

上海交通大学的超快电子衍射(UED)装置由一台电子直线加速器作为驱动,电子枪为一台光阴极微波电子枪。加速器在运行中电子枪会偶尔打火,腔体失谐,造成束流损失,束流能量产生变化,束流需要很长时间才能恢复到初始状态,影响了用户的使用。为此,对低电平控制器(LLRF)的幅度相位控制环路进行了改进,增加了能量反馈,代替了幅度反馈,通过对束流的中心位置进行实时的反馈以控制低电平控制器输出信号的幅度,保证了电子束流的能量稳定和电子枪加速场强的稳定。长时间的稳定性测试表明,电子枪在打火产生时,束流能量可以很快恢复,能量抖动由4.2933×10^-4(RMS)提高到2.8557×10^-4(RMS),实现了束流能量的长期稳定。     

铁电阴极相对论行波管初步研究

 研究了铁电材料的电子发射特性，根据实验和数值模拟结果给出了铁电发射特性的定性解释，并指出目前的几种铁电发射理论都不足以完备地解释各种实验现象。设计了Pierce型铁电阴极电子枪，实现了束流的二级压缩，其总束流大于100 A。在此基础上，分析和设计了具有盘荷波导慢波结构的相对论行波管，得到了带宽500 MHz，增益约25 dB的X波段行波放大输出。     

空心阴极等离子体电子枪研究

对空心阴极等离子体电子枪的理论与机理做了较详细的分析，介绍了空心阴极放电特性，论 述了激励电极和调制电极在空心阴极内等离子体形成过程中的作用，分析了等离子体中电子 和离子的运动及主要参数，推导出空心阴极内电场与电流密度的表达式，研究了形成稳定电 子束流的基本条件.利用泊松方程、电流连续性方程和运动方程对其进行了数值模拟计算， 并给出了优化结果. 在此基础上设计出了输出束流脉宽为1μs、幅值达2kA的空心阴极等离 子体电子枪. 关键词： 空心阴极 等离子体 电子枪     

9MeV行波直线加速器用四极透镜系统状态分析

 分析了大型海关集装箱检测系统用的9 MeV电子直线加速器的四极透镜系统变为斜四极透镜系统对束流聚焦特性的影响。对三单元四极透镜系统聚焦参数、制造和安装误差进行了分析，给出了参数选择方法和合理的误差要求。以上计算利用束流动力学程序TRANSPORT完成。     

SSC-LINAC重离子RFQ动力学模拟与研究

采用多粒子跟踪程序BEAMPATH对SSC-LINAC重离子RFQ直线加速器进行动力学模拟,分别对RFQ的接受度、高频特性、束流稳定性、空间电荷效应等进行了分析。该RFQ具有很大的纵向接受度,有利于束流在RFQ中的传输;高频特性研究表明,翼间电压设定在理论值以上时,该RFQ都能保持较好的束流特性;束流稳定性分析结果表明,该RFQ具有很大的束流失配容忍度;空间电荷效应研究表明,当束流强度低于0.5 m A时,束流传输不受影响。综合研究结果表明,53.667 MHz重离子RFQ具有较好的动力学特性,满足SSC-LINAC直线加速器的设计要求。     

低反轰热阴极微波电子枪初步实验

 简述了紧凑型自由电子激光太赫兹源研制的系统设计方案,介绍了具有两路微波馈入的热阴极微波电子枪的研制与测试情况,利用束流传感器测试了束流强度,并利用CCD相机测试了束斑大小,给出了微波电子枪通过初步热测实验得到的结果。测得微波电子枪出口处束流强度超过500 mA,束斑约3 mm,采用双屏法测量束流发射度,得到归一化发射度约为13.5 π·mm·mrad,测试指标与理论设计值吻合较好。     

基于综合法的用于灭菌加速器的电子枪设计

 从优于传统的图解法和缩尺法的角度，简要介绍了用于设计收敛型皮尔斯电子枪的“综合法”。采用综合法重新设计了现有的用于灭菌加速器的热阴极电子枪，并对应用综合法的合理性进行了讨论。依据综合法给出电子枪的主要参数初值，由EGUN程序进行电子枪模拟计算，完成了聚焦极和阳极形状的设计。最终设计了出口束流强度1A，电流密度较均匀，归一化发射度小于4mm·mrad的电子枪，符合实际工程需要。     

电子束加速器维纳尔的研究

由于电子束理论上可聚成直径小于1nm的束斑,易于控制,在超大规模集成电路掩模制造中起的重要作用,目前仍无法用其它方法所代替.以SDS-3电子束设备的电子枪为基础,讨论了双曲凹面加速器维纳尔(外敷碱土金属氧化物盖)的电子轨迹与能量分布.通过这一维纳尔电子被送达硅片靶心(置于光阑前).最后给出了刻蚀硅片的束斑和加速器维纳尔的图.     

ELV-8型加速管电子光学性能研究

 ELV-8型加速器的加速管分为变梯度加速管段和等梯度加速管段两部分。阴极为六硼化镧平面阴极。电子束的聚焦采用变梯度场聚焦,使电子束成为层流束。电子枪的平面电极使得阴极发射面前的电场均匀,从而使得加速管的电子光学系统对初始条件不过于敏感,这便于电子枪的替换。     

双脉冲电子直线感应加速器实验研究

 Mini-LIA为MHz重复频率双脉冲电子直线感应加速器，由双脉冲功率系统、热阴极电子枪注入器及金属玻璃磁芯感应加速腔等组成。在此平台的实验获得了数百ns间隔（即MHz重复频率）的双脉冲高压，每个脉冲幅值达到80 kV，脉冲半高全宽为80 ns；在感应腔加速间隙处测得双脉冲加速电场；在加速器出口处测量得到流强约1.1 A的双脉冲电子束流。实验结果表明：利用硅堆隔离汇流装置可实现MHz重复频率的双脉冲高压，金属玻璃磁芯感应加速腔和六硼化镧热阴极电子枪均适合MHz重复频率双脉冲工作方式。     

等梯度加速结构瞬时束流负载效应的计算

本文从能量守恒定律出发,对应于等梯度加速结构,推导出瞬时束流负载一般解的解析表达式.特别对应于热阴极微波枪做为注入器的情形,此时脉冲内电流随时间线性增加,首次给出这时的束负载效应的解析公式.对北京自由电子激光器的加速器系统,给出数值计算结果,可以看到由于脉内电流的增长导致脉内束能量下降的程度.     

Unheated magnetron gun as an electron source for a resonant linear accelerator

Investigations of the operation of a cold-cathode magnetron gun as part of a traveling-wave linear accelerator are described. Two operating regimes of the gun are observed: with and without the microwave field of the prebuncher near the gun. In the regime with no microwave field, short (around 2 ns) pulses of accelerated electrons of up to 0.5A were obtained with a gun current up to 20 A. The presence of a microwave field near the gun makes it possible to obtain a beam of longer duration (up to 1.0 μs), but with a current of up to 20mA at the accelerator exit and 1A from the gun. The operating mechanism of the gun is attributed to a secondary-electron current rise and the establishment of self-sustained secondary emission. A comparison between the conditions of beam production from a thermionic gun and that studied for the same injection energies indicates that the characteristics of this gun are acceptable for injection into an accelerator. Zh. Tekh. Fiz. 69, 130–134 (July 1999)     

北京自由电子激光装置的设计研究

北京自由电子激光装置(BFEL)是一台工作在中红外区的康普顿型FEL振荡器。由一台30MeV的射频电子直线加速器提供电子束。特点之一是用微波电子枪作为高亮度注入器。本文首先概述了BFEL的一般情形和物理参数.接着用解析公式和模拟的方法论证了电子束的设计目标和激光器的运转特征。最后阐述了BFEL各部分采取的技术路线的特点,内容包括微波枪、加速器和微波系统、调制器、输运系统、摇摆磁铁、光学腔、电子束诊断、准直、自发辐射和激光实验。     

95 MeV射频电子直线加速器辐射防护分析

应相关建设安评、环评、稳评以及职业健康评估的要求,电子加速器设计过程中即应对其辐射情况进行分析。针对电子能量为40～95 MeV可调的光阴极微波电子枪直线加速器,对其辐射源项进行分析,并讨论了可能的辐射防护措施的效果。采用蒙特卡罗软件FLUKA对电子束流和加速器进行建模,通过模拟计算发现,加速器产生的等效剂量分布主要位于废束桶中,废束桶以外辐射剂量迅速下降,在电子加速器实验大厅四周设置混凝土墙体的情况下辐射等效剂量率将随墙体厚度迅速下降。若混凝土墙体厚度设置为1 m,则墙体外工作人员所在区域辐射等效剂量率不高于1 μSv/h量级,能够有效屏蔽加速器产生的电离辐射,给工作人员提供有效防护。研究方法及结果对同能区同类型加速器建设中的辐射分析及辐射防护评估具有一定的参考价值。     

Investigations of electron beam characteristics using an accelerator based on a magnetron gun with a secondary-emission cathode

The reliability and service life of accelerating installations are substantially determined by the lifetime of electron sources. The accelerator under consideration has a magnetron gun with a channel-free cold secondary-emission cathode in crossed fields as an electron source [1, 2]. In the present work, the data of the electron beam parameters obtained in the accelerator based on the magnetron gun with a secondary-emission cathode are given, and possible secondary uses are suggested. The text was submitted by the authors in English.