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相似文献
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1.
直线感应加速器输运过程模拟   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
对直线感应加速器中电子束的输运过程进行数值模拟研究,采用了时域有限差分与粒子模拟相结合的方法。在对直线感应加速器建模的过程中,成功地使用了非均匀网格模型,实现了对加速腔精细结构的建模。并在加速间隙处加入了加速场。通过3个步骤实现了直线感应加速器加速腔中聚束磁场的模拟,最后将聚束场与加速段结合起来模拟电子束的输运过程,并对结果加以分析,验证了方法的正确性。  相似文献   

2.
直线感应加速器中聚束磁场的数值计算方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
为了准确模拟出直线感应加速器中聚束磁场的值,首先利用单积分法计算出理想情况下的聚束磁场的值,再进一步用磁路分析的方法考虑直线感应加速器的加速腔中匀场环对聚束磁场的影响,然后推导出一组偏离角度与磁场分量相关的公式。将最终得到的聚束磁场分量与直线感应加速器模型结合起来,采用粒子模拟的方法来模拟电子束在加速段中的输运过程,并对结果加以分析。  相似文献   

3.
近年来,对紧凑、稳定及可靠型电子直线加速器的需求越来越多,其能量主要分布在几百keV到十几个MeV的范围内,其中需求最多的则是能量在MeV量级的微波电子直线加速器。在这种形势下,中国科学院高能物理研究所正在研制一台S波段6 MeV的边耦合电子直线加速器,本文对基于该加速器的模拟计算研究进行了介绍。EGUN和HFSS分别用来设计电子枪和边耦合加速结构。通过将EGUN计算得到的电子束流参数和HFSS计算得到的三维电磁场分布数据引入到PARMELA中,完成了对该加速器的多粒子动力学研究。模拟结果显示,所设计的加速器完全能够满足设计指标的要求。最终,在考虑束流负载效应的因素后,完成了边耦合加速结构的微波结构设计。  相似文献   

4.
近年来,对紧凑、稳定及可靠型电子直线加速器的需求越来越多,其能量主要分布在几百keV到十几个MeV的范围内,其中需求最多的则是能量在MeV量级的微波电子直线加速器。在这种形势下,中国科学院高能物理研究所正在研制一台S波段6 MeV的边耦合电子直线加速器,本文对基于该加速器的模拟计算研究进行了介绍。EGUN和HFSS分别用来设计电子枪和边耦合加速结构。通过将EGUN计算得到的电子束流参数和HFSS计算得到的三维电磁场分布数据引入到PARMELA中,完成了对该加速器的多粒子动力学研究。模拟结果显示,所设计的加速器完全能够满足设计指标的要求。最终,在考虑束流负载效应的因素后,完成了边耦合加速结构的微波结构设计。  相似文献   

5.
高品质激光尾波场电子加速器   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
激光尾波场电子加速的加速梯度相比于传统直线加速器高了3—4个量级,对于小型化粒子加速器与辐射源的研制具有重要的意义,成为当今国内外的研究热点.台式化辐射源应用需求的提高,特别是自由电子激光装置的快速发展,对电子束流品质提出了更高的要求,激光尾波场电子加速的束流品质和稳定性是目前实现新型辐射源的首要障碍.本文归纳整理了中国科学院上海光学精密机械研究所电子加速研究团队十年来在研制台式化激光尾波场电子加速器过程中采取的方案和取得的进展.例如率先提出了注入级和加速级分离的级联加速方案,通过实验获得了GeV量级的电子束能量;基于级联加速方式利用能量啁啾控制,实验获得世界最高品质的电子束流;通过优化激光系统稳定性和特殊的气体喷流结构,获得稳定的高品质电子束流输出等.这一系列实验结果有利于进一步推进激光尾波场电子加速器的应用.  相似文献   

6.
花瓣形加速器加速腔结构的优化设计   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
 介绍了一种新型辐照加速器——花瓣形加速器NB100(10 MeV/100 kW)。用电磁场3维仿真软件模拟计算了此种加速器加速腔的高频特性参数,研究了腔体特性参数与几何尺寸的关系,在考虑电子束渡越时间情况下,优化出了一组频率为100 MHz时的加速腔结构其尺寸为:腔体高度1 547 mm,外筒内半径980 mm,内筒外半径240 mm,内筒倒圆角半径210 mm,外筒倒圆角半径110 mm。计算结果表明:该种新加速腔具有较高的有效分路阻抗和品质因数。  相似文献   

7.
 主要研究了强流相对论环形电子束在等位谐振腔内的非线性自调制振荡,用小信号理论分析了电子起振的条件,得出了电子起振的扰动频率。基于该理论分析,又提出了一种不外加磁场的新型高功率微波器件,该器件主要由一个圆柱谐振腔和一个同轴波导输出腔构成。用2.5维MAGIC粒子模拟软件对该非线性过程进行数值模拟,分析了输入电压、电流对输出微波功率的影响。模拟结果表明这种结构中确实存在非线性不稳定性,自调制的扰动频率则由电子束的初始能量、电荷密度和电子束的半径以及谐振腔的空间结构给定。利用谐振腔长为4.7 cm、二极管电压为2.8 MV、电流为20 kA的电子束,可以得到频率为4.29 GHz、功率为6 GW的微波输出,束-波转换效率约为11%。  相似文献   

8.
张枫  黄硕  李晓锋  余芹  顾彦珺  孔青 《物理学报》2013,62(24):242901-242901
在粒子束引导的等离子尾波场加速机制中,为了加速电子获得最大能量,大量研究集中于改变单束牵引粒子束的线度、形状、电荷性质等参数. 综合考虑已有的实验结果,本文提出了一种相比于单束电子牵引更为有效的加速方式,利用双束平行电子束来加速自注入的电子. 通过2.5维粒子程序模拟,发现在牵引电子束具有相同能量、电量、尺寸的条件下,通过双束平行电子束加速得到的电子具有长程加速、高能和准单能性的特性. 同时在空泡内形成了一束独特的回流电子,进一步使得自注入电子具有更好的准直性. 关键词: 电子束尾波场加速 双束平行电子束 粒子模拟  相似文献   

9.
介绍了10MeV/20kW大功率辐照加速器的设计.该加速器采用返波型行波加速结构加速管,综合了常规行波加速结构微波反射小、频率稳定性好和驻波加速结构分流阻抗高的优点.加速器工作于S波段,中心频率为2856MHz.利用自编的模拟程序AccDesign进行物理设计,设计输出电子束能量为1OMeV,脉冲流强300mA,加速管总长1.5m,模拟计算结果显示微波至电子束的转换效率为66%.同时利用计算机仿真程序对加速腔的温度和应力分布进行了计算,得到了微波功率损耗对加速腔频率的影响.  相似文献   

10.
介绍了10MeV/20kW大功率辐照加速器的设计. 该加速器采用返波型行波加速结构加速管, 综合了常规行波加速结构微波反射小、频率稳定性好和驻波加速结构分流阻抗高的优点. 加速器工作于S波段, 中心频率为~2856MHz. 利用自编的模拟程序AccDesign进行物理设计, 设计输出电子束能量为10MeV, 脉冲流强300mA, 加速管总长1.5m, 模拟计算结果显示微波至电子束的转换效率为66%. 同时利用计算机仿真程序对加速腔的温度和应力分布进行了计算, 得到了微波功率损耗对加速腔频率的影响.  相似文献   

11.
10MeVLIA加速电压、电子束流测试   总被引:3,自引:2,他引:1       下载免费PDF全文
描述了中物院流体物理研究所10MeV电子直线感应加速器(10MeVLIA)加速电压、电子束流波形测试方法,主要介绍了为探测加速腔电压波形而设计的电容性高压脉冲探头(CVP探头)及其测试方法,并介绍了用电阻环四象限点监测束流质心位置及束流强度的方法。  相似文献   

12.
神龙二号是一台三脉冲强流脉冲电子束直线感应加速器,就其多脉冲的电子束束参数的测量而言,基本要求是单个脉冲可分辨,进一步的要求是脉冲内时间可分辨。基于光学渡越辐射原理及瞬态发射度测量系统原理,发展了一种束斑与发散角可以分开测量的光学布局结构,结合多台高速分幅相机,成功研制了一套完整的多脉冲电子束束参数的测量系统,其特点是灵活的组合测量方式,全面满足了神龙二号复杂艰难的调试及参数测量工作要求。测量系统最高时间分辨测量能力达到约2 ns的水平,单个脉冲可以获得至少8个时间分辨的束参数测量结果。  相似文献   

13.
光阴极注入器超导加速腔集成实验研究   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
 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。  相似文献   

14.
A Monte Carlo calculation is presented for the expected number of γ+γ → e+- events for three geometries of the colliding beams, which are provided by a high-current electron accelerator having a beam current of 50 kA at 1 MeV. The scope for observing such events with the Tonus accelerator is considered on the basis of the background conditions. A scheme for the experiment is presented.  相似文献   

15.
姜海  王文涛  冯珂  顾铮先  李儒新 《强激光与粒子束》2022,34(10):104009-1-104009-7
激光等离子体加速器能够在cm尺度内产生GeV量级的高品质电子束,为研制台式化自由电子激光提供驱动源。但是受限于激光等离子体加速中的难点和现有技术发展,电子束的品质难以达到自由电子激光的需求,尤其在稳定性、发散角和能散等方面,阻碍了台式化自由电子激光的研制。介绍了基于激光等离子体加速器的自由电子激光的最新进展,整理了目前高增益自由电子激光实验过程中存在的主要挑战和对应的解决方案与实验进展,并展望未来的发展方向。最近的研究结果证明,通过控制和优化激光等离子体加速器的注入和加速过程产生的高品质电子束可以在指数增益区域实现自发辐射放大,产生高增益的辐射,这也推动基于激光等离子体加速器的自由电子激光研究进入了一个新的阶段。  相似文献   

16.
电子束在基础科学研究、工农业生产和医疗领域发挥了重要作用。提出了一种新型的电子源技术方案:高功率激光脉冲轰击金属丝靶,可以产生大量能量在百keV量级的热电子,一部分热电子在丝靶表面自生电磁场的作用下沿着丝靶运动,丝靶后方可以获得指向性良好的电子束。实验上成功在金、钨和铜丝靶后方获得了电子束团,测量了束团束斑、电荷量和能谱。铜丝靶单发实验收集到的电子束团总电荷量可达3 nC,能量分布在0~240 keV区间内,能谱在100 keV附近呈现峰值。提出了微波压缩方案,设计了2腔微波聚束腔,利用ASTRA对微波腔压缩过程进行了模拟计算。结果显示,可以将电荷量1 nC、长度55 ps的束团压缩至27 ps,满足后续微波加速器对电子源的要求。  相似文献   

17.
A mid-infrared free electron laser (FEL) has been constructed for energy science in the Institute of Advanced Energy, Kyoto University. The FEL system consists of a compact S-band Linac and an undulator to generate 4–13 μm coherent mid-infrared radiations. The Linac consists of a 4.5 cell rf gun with a thermionic cathode and a 3-m traveling-wave-type accelerator tube fed by 10 MW and 20 MW rf power, respectively. We have succeeded to produce 40 MeV, 40 mA and 3 μs electron beams. Last December, the 9.2 μm spontaneous emission from the undulator generated by 29.5 MeV electron beams was observed for the first time. Further optimization parameters of both the electron beam and the optical cavity are being pursued for an FEL lasing in the near future.  相似文献   

18.
An effect of the nonlinear compression of ultrashort microwave pulses has been observed in the process of the amplification of quasistationary electron beams. The Cherenkov mechanism of the interaction of a rectangular electron beam with a decelerated wave in a waveguide partially filled with an insulator is used. The experiment has been conducted on a setup consisting of two synchronized RADAN high-current accelerators. The first accelerator supplied a generator of 37-GHz superradiance pulses with a duration of about 300 ps. The second accelerator with a beam current of up to 1.2 kA and an electron energy of about 300 keV was used in an amplifying section. The theoretical analysis shows that the amplification of the electromagnetic pulses (at least by a factor of 4 in the power) is accompanied by a strong decrease in their duration (down to 100 ps).  相似文献   

19.
颜立新  刘卓辕 《强激光与粒子束》2022,34(10):104012-1-104012-16
太赫兹辐射在基础科学和产业应用中具有重要的应用前景,但传统的电子学和光学方法难以在1~10 THz产生相干的高功率、窄带且连续可调的太赫兹辐射。基于相对论性超短电子束和预调制电子束序列的加速器太赫兹源将能在上述范围内产生可调的高能谱强度窄带太赫兹辐射。综述了清华大学加速器实验室近年来在基于相对论电子束的加速器太赫兹源方面的理论和实验进展,以及与加速器太赫兹源一起发展起来的太赫兹辐射测量、束流诊断和先进加速技术。  相似文献   

20.
The Rare isotope Accelerator Of Newness(RAON) heavy-ion accelerator has been designed for the Rare Isotope Science Project(RISP) in Korea. The RAON will produce heavy-ion beams from 660-MeV-proton to200-MeV/u-uranium with continuous wave(CW) power of 400 k W to support research in various scientific fields.Its system consists of an ECR ion source, LEBTs with 10 ke V/u, CW RFQ accelerator with 81.25 MHz and 500 ke V/u, a MEBT system, and a SC linac. In detail, the driver linac system consists of a Quarter Wave Resonator(QWR) section with 81.25 MHz and a Half Wave Resonator(HWR) section with 162.5 MHz, Linac-1, and a Spoke Cavity section with 325 MHz, Linac-2. These linacs have been designed to optimize the beam parameters to meet the required design goals. At the same time, a light-heavy ion accelerator with high-intensity beam, such as proton,deuteron, and helium beams, is required for experiments. In this paper, we present the design study of the high intensity RFQ for a deuteron beam with energies from 30 ke V/u to 1.5 MeV/u and currents in the m A range. This system is composed of an Penning Ionization Gauge ion source, short LEBT with a RF deflector, and shared SC Linac. In order to increase acceleration efficiency in a short length with low cost, the 2nd harmonic of 162.5 MHz is applied as the operation frequency in the D~+RFQ design. The D~+RFQ is designed with 4.97 m, 1.52 bravery factor. Since it operates with 2nd harmonic frequency, the beam should be 50% of the duty factor while the cavity should be operated in CW mode, to protect the downstream linac system. We focus on avoiding emittance growth by the space-charge effect and optimizing the RFQ to achieve a high transmission and low emittance growth. Both the RFQ beam dynamics study and RFQ cavity design study for two and three dimensions will be discussed.  相似文献   

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