紧凑型自聚束微波电子枪设计研究

 提出一种新的紧凑型强流电子枪结构。紧凑型自聚束微波电子枪是一个多驻波腔结构，最大特点是腔与腔之间相互没有耦合，每腔可分别独立馈入功率和调节相位。通过选择合适的馈入功率和高频相位搭配，能够得到较优的束流品质。在此基础上采用外注入电子束的结构，能进一步增大流强和降低能散度，同时消除电子反轰对阴极工作的不利影响。利用Superfish和Parmela程序对腔体结构和束流动力学反复进行计算，确定了一组结构和工作参数。模拟结果表明出束微脉冲峰值流强可以到18 A，能散度小于2‰，横向发射度小于6 πmm·mrad。最后给出腔体冷侧结果，与模拟计算结果吻合得较好。     

关于热阴极微波电子枪中电子反轰问题的研究

 提出了热阴极微波电子枪的设计中可以通过缩短腔长减小电子反轰功率，并通过模拟计算详细研究了腔长对电子反轰及枪出口束流品质的影响。     

独立调谐热阴极微波电子枪电子反轰效应北大核心CSCD

为开展自由电子激光太赫兹技术研究,研制出利用两路微波馈入的独立调谐热阴极微波电子枪,建立了热测实验装置,并进行了束流测试和电子反轰效应的热测实验研究。实验结果表明,该微波电子枪出口处束流强度可超过500mA,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。     

低反轰多腔热阴极微波电子枪物理设计

 为了开展基于自由电子激光的紧凑型太赫兹源技术研究，获得高品质（强流、低能散、低发射度）电子束，提出了一个低反轰双路微波馈入多腔热阴极微波电子枪的设计方案。用两路独立微波馈入激励微波电子枪，一路由首腔馈入激励首腔和实现阴极表面建场引出电子，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，通过移相器实现首腔和第2腔之间的相移连续可调。理论模拟结果表明:在一个射频周期内，热阴极微波电子枪的电子反轰功率约8 kW，平均反轰功率仅为1.2 W（重复频率25 Hz和脉宽6 μs）。     

热阴极微波电子枪的电子反轰现象

 利用数值模拟方法研究了热阴极微波电子枪在高重复率（200Hz）时电子反轰运动以及输出束流品质与腔长的关系，并讨论了抑制电子反轰的措施。     

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。     

外注入式独立调谐微波电子枪的概念设计

为得到微脉冲束团长度在百fs量级且高重复频率,设计了一种紧凑型的强流电子枪结构独立调谐微波热发射电子枪。该电子腔具有双驻波加速腔,两个驻波加速腔之间相互没有耦合,可以分别独立地馈入功率、调节相位。通过优化功率与相位,可以得到较优的束流品质,同时避免了磁铁和激光系统的使用,使得结构更加紧凑。并采用外注入式结构增大流强、降低能散度,同时消除电子反轰对阴极的负面影响。对不同结构参数的腔体进行1维和3维束流动力学计算,可以得到较为理想的腔体参数。通过调节预注入器的馈入功率和粒子入射相位,可以进一步的压缩束团长度。     

热阴极微波电子枪预测式自适应前馈控制系统

 北京自由电子激光装置采用热阴极微波电子枪作为电子直线加速器的注入器,在较长脉冲工作条件下, 热阴极微波枪固有的反轰效应使束流强度随时间增加, 能量因束负载效应而降低, 导致束流能散度变差, 并在随后的加速过程中因注入束流的纵向发射度的扩大而进一步变坏, 最终降低自由电子激光的性能。实验表明, 采用带预测的自适应前馈控制克服束负载效应以及提高微波枪束流质量切实可行。     

横向运动对驻波加速管电子反轰的影响

驻波加速管的电子反轰除和各种纵向运动因素有关外,还和横向运动因素有关。本文分析了横向运动因素对电子反轰的影响,指出由于横向运动,最终作反向运动的电子只有一部分能反轰到电子枪阴极表面,本文给出了计算反轰束流包络、反轰率、反轰电流及反轰功率的方法。     

(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。