北京大学高平均流强光阴极电子枪驱动激光系统

DC-SC超导光阴极注入器将直流光阴极电子枪和超导加速腔结合在一起,其特点之一是适合于提供高平均流强电子束.文中介绍了直流光阴极电子枪的驱动激光系统的研制.该驱动激光系统的主机为瑞士TBP公司的GE-100-XHP型激光器,是采用可饱和吸收镜技术的被动锁模激光器,其工作晶体为Nd:YVO₄,输出波长为1064nm,脉冲重复频率为81.25MHz,平均功率10W.该驱动激光系统配套的CLX-1100同步控制器可以将激光脉冲与射频参考信号严格锁定,随机抖动不大于1ps.根据使用要求,作者研制了高效的激光倍频器,获得了大于1W的266nm紫外激光.同时,激光到光阴极的传输设计中,采用了傅立叶光学技术,在紫外激光功率650mW左右的条件下,从自行研制的Cs₂Te光阴极上实现了大于500μA的光电流引出     

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。     

透射式碲铯(Cs2Te)光阴极厚度不均匀现象消除方法的研究

为解决透射式Cs₂Te光阴极厚度不均匀问题,通过理论和实验研究,分析了产生此问题的机理及其影响因素。这些因素包括：蒸发源发生器形状及其与阴极基底之间的相对位置;Cs/Te原子在阴极基底表面上完成化学反应所需的结合能以及制作阴极前基底表面所能达到的温度均匀性水平等。实验证明,上述最后一个因素是影响Cs₂Te光阴极厚度不均匀的主要原因。通过改变加温程序,优化保温时间,均衡阴极基底与阴极托盘温度梯度等途径,使得制作的透射式Cs₂Te光阴极厚度不均匀性由原来的76.4%,改善为＜10%。     

光阴极RF腔注入器

 光阴极RF腔注入器是一种强流、窄脉冲(ps量级)、低发射度的电子束源。文章给出了CAEP光阴极RF腔注入器的结构和实验结果,结构主要包括驱动激光器、Cs₂Te阴极制备室、2.5个RF腔、高功率微波源和测量仪器等,其中驱动激光器的参数是影响注入器电子束质量的重要因素;实验上,该光阴极RF腔注入器可稳定输出能量2MeV、流强70A、发射度～4mm.mrad的高亮度电子束流。     

S1光电阴极表面等离子激元-单电子激发对光电发射的作用

本文将表面等离子激光衰减-单电子激发光电发射理论应用于Ag-O-Cs光电阴极的发射机理的研究,对其发射机理提出了一个新的观点,即认为Ag-O-Cs光电阴极量子产额在800.0nm附近的峰值是由Cs₁₁O₃表面等离子激发所产生,并用这个观点解释了一些实验现象。     

BaZr(BO3)2:Eu的合成及发光性能研究

用硝酸盐热分解法成功制备了BaZr(BO₃)₂:Eu(Eu³⁺的掺杂量为摩尔分数5％)荧光材料，并研究了其在254及147nm光束激发下的发光特性.254nm光束激发下的发射主峰位于612nm处，归属于Eu³⁺的⁵D₀—⁷F₂的电偶极跃迁，但在147nm光束激发下的发射主峰位于592nm处，归属于Eu³⁺的相似文献   

光系统ⅡChl分子能量传递超快光谱动力学

利用ICCD飞秒扫描成象和飞秒时间分辨光谱装置实验研究了高等植物捕光天线LHCⅡ三聚体和PSⅡ颗粒复合物的超快光谱动力学,经过吸收光谱和发射光谱分析,确定在LHCⅡ三聚体中至少存在7种Chl分子光谱特性,分别是Chlb_653/656^658.7、Chla_662.0^665.2、Chla/b_670/671^677.1、Chla_675.0^677.1、Chla_680/681^682.9、Chla_685.0^689.1和Chla_695.0^695.6.采用光强1013光子/cm²/脉冲激励浓度为30μg/mL的捕光天线LHCⅡ三聚体,在650nm到705nm谱段逐点探测分析处理,产生了2组短寿命组分210fs、520fs和5.2ps、36.7ps及2个长寿命组分1.8ns、2ns.最快的3个寿命210fs、520fs和5.2ps反映了三聚体Chlb分子向Chla分子的激发能传递过程;寿命36.7ps反映了Chla分子向相邻单体Chla分子的激发能传递过程;最长的2个寿命1.8ns和2ns是在三聚体中Chla分子通过中间体Chla分子辐射荧光,分别跃迁回基态的过程.获得的6个寿命组分有把激发能传递时间与Chla/b分子发射光谱相结合的特点.经拟合处理解析PSⅡ颗粒复合物光谱,得到3个组分谱,其峰值分别为686.8nm、692.2nm和694.9nm,与LHCⅡ比较分析,说明天然构型的PSⅡ有很强的吸收光能和有效传递光能的本领.     

LiKGdF5:Er,Dy单晶的UV、VUV光谱和量子剪裁

报道了LiKGdF₅:Er(2%),Dy(0.4%)单晶在紫外激光和同步辐射真空紫外光激发下的光谱特性,讨论了在不同激光(He-Cd激光,325nm;3倍频的YAG:Nd激光,355nm)激发下Er³⁺离子和Dy³⁺离子的相对发射强度及其物理原因.通过真空紫外区激发光谱的测量,确定了Dy³⁺离子的4f⁸5d吸收带以及Er³⁺离子的4f¹⁰5d吸收带的能量位置.实验结果表明,用156.6nm的高能光子激发Er³⁺离子的4f¹⁰5d吸收带,可以产生量子效率高达200%的量子剪裁现象,并给予了合理的解释.     

铁电阴极电子枪的初步实验研究

 设计加工了铁电阴极电子枪,给出了模拟计算及其初步实验结果。电子枪为皮尔斯枪型,采用顺电相陶瓷Ba0.67Sr0.33TiO₂作为铁电阴极材料,电子枪电压脉宽80 ns,幅值最大可达80 kV,设计电子枪导流系数为0.15×10^-6 A·V^-3/2。电子枪电压从30 kV逐步增大到56 kV,测量到其发射电流从0.7 A逐步增大到2.5 A。根据实验结果拟合得到的电子枪导流系数为0.2×10^-6 A·V^-3/2,与设计基本符合。     

射频电子枪中LaB6阴极的研究

 一种用于射频电子枪中的LaB₆热阴极已经研制成功。分别研究了(100)、 (110)、(111) 晶向LaB₆单晶的热发射特性。选用(100)晶向的LaB₆单晶材料作为发射体并用铼做基底材料。试验表明,在1823K工作条件下,其热发射电流密度达到 30A/cm²;在真空条件为5×10^-5Pa下,寿命已达10000小时以上。在室温下反复多次暴露大气后,其发射性能保持不变。     

DC-SC光阴极注入器的束载实验的调试进展

 北京大学射频超导实验室设计了新型超导光电子枪——DC-SC光阴极注入器，目标是为自由电子激光平台提供能量在2~3MeV，脉宽小于10ps，脉冲重复频率为81.25MHz，平均流强约为1mA的低发射度电子束。现在已经建成了DC-SC光阴极注入器实验平台，包括激光驱动光阴极系统，Pierce直流高压加速结构，1.3GHz 1＋1/2纯铌超导腔，恒温器低温系统，4.5kW连续波微波系统，1/16分频与同步控制系统，束流诊断系统和能量分析系统等。并且完成了超导腔的静态实验，直流加速结构也经过了100μA低电流测试。实验结果符合设计要求，整体调试后即可以进行束载实验。     

The optimal thickness of a transmission-mode GaN photocathode

A 150-nm-thick GaN photocathode with a Mg doping concentration of 1.6×1017cm-3 is activated by Cs/O in an ultrahigh vacuum chamber,and a quantum efficiency(QE) curve of the negative electron affinity transmission-mode(t-mode) of the GaN photocathode is obtained.The maximum QE reaches 13.0% at 290 nm.According to the t-mode QE equation solved from the diffusion equation,the QE curve is fitted.From the fitting results,the electron escape probability is 0.32,the back-interface recombination velocity is 5×104 cm·s-1,and the electron diffusion length is 116 nm.Based on these parameters,the influence of GaN thickness on t-mode QE is simulated.The simulation shows that the optimal thickness of GaN is 90 nm,which is better than the 150-nm GaN.     

Cs2 Te photocathode fabrication system at Peking University

A cesium telluride (Cs₂Te) photocathode with a quantum efficiency of 13% at 253.7 nm (radiant incidence 200 μ/cm²) is fabricated by tellurium and cesium vapor deposition onto a stainless-steel substrate. The cesium telluride cathode will be used to provide a high-brightness electron beam source for the 3+1/2 photo-injector at Peking University. The design of the system, the fabrication procedures and the preliminary experimental results are presented in this paper.     

The optimal thickness of transmission-mode GaN photocathode

A 150-nm-thick GaN photocathode with an Mg doping concentration of 1.6× 10¹⁷cm^-3 is activated by Cs/O in ultrahigh vacuum chamber, and quantum efficiency (QE) curve of negative electron affinity transmission-mode (t-mode) GaN photocathode is obtained. The maximum QE reaches 13.0% at 290 nm. According to the t-mode QE equation solved from the diffusion equation, the QE curve is fitted. From the fitting results, the electron escape probability is 0.32, the back-interface recombination velocity is 5× 10⁴ cm·s^-1, and the electron diffusion length is 116 nm. Based on these parameters, the influence of GaN thickness on t-mode QE is simulated. The simulation shows that the optimal thickness of GaN is 90 nm, which is better than the 150-nm GaN.     

光学共振增强的表面铯激活银纳米结构光阴极

金属光阴极因其超短脉冲发射和运行寿命长的特性从而具有重要应用价值,但是较高的功函数和较强的电子散射使其需要采用高能量紫外光子激发且光电发射量子效率极低.本文利用Mie散射共振效应增强银纳米颗粒中的局域光学态密度,提升光吸收率和电子的输运效率,并利用激活层降低银的功函数,从而增强光阴极在可见光区的量子效率.采用时域有限差分方法分析银纳米球阵列的光学共振特性,采用磁控溅射和退火工艺在银/氧化锡铟复合衬底上制备银纳米球,紧接着在其表面沉积制备铯激活层,最后在高真空腔体中测试光电发射量子效率.实验结果表明平均粒径150 nm的银纳米球光阴极在425 nm波长的量子效率超过0.35%,为相同激活条件下银薄膜光阴极的12倍,峰值波长与理论计算的Mie共振波长相符合.     

GaN光电阴极激活后的光谱响应分析

由于GaN光电阴极的突出性能,其在紫外探测方面有着广泛的应用.文章在超高真空激活系统中,对GaN样品进行了 Cs/O激活实验,并分析了激活后反射式的量子效率:在240～350nm的紫外波段内,量子效率约在30％～10％之间,曲线较为平坦,在240nm处达到30％的最大值,与国外结果对比后发现,本文获得的GaN光电阴极量...     

成像法在电磁叠加型光阴极注入器中的应用

光阴极注入器为X射线自由电子激光提供高品质电子束团,其中,阴极面上电子发射的均匀性在很大程度上影响着电子束团的束流品质,实验中常通过测量光阴极量子效率分布来评估电子发射的均匀性。成像法测量光阴极量子效率分布时具有实时、高分辨的特点,目前,此方法只在电磁分离型光阴极注入器中有所应用。探索成像法在电磁叠加型光阴极注入器中应用的可行性,采用理论分析结合数值模拟的方法,研究结果显示成像法适用于电磁叠加型光阴极注入器,且由此获得的量子效率分布具有阴极面中心位置处分辨率优于外层的特点。此外,针对成像法在初始束团横向动量分布测量中的应用进行模拟计算分析,并在此基础上提出一种判断阴极面剩余磁场是否为零的方法。     

Cs_2(B~1Π_u)态与基态Cs原子间的碰撞激发转移

在Cs2密度约为2×1013 cm-3的纯Cs样品池中,脉冲激光激发Cs2(X1 Σg+)至B 1Πu态,利用原子和分子荧光光谱方法研究了Cs2(B 1Πu)+Cs(6S)的碰撞激发转移过程.用736 nm激发Cs2到B 1Πu(v＜10),这时预解离不发生.由B 1Πu→X1 Σg+时间分辨跃迁信号得到B 1Πu态的辐射寿命为(35±7)ns,B1Πu态与Cs原子碰撞转移总截面为(4.0±0.5)×10-14 cm2.用705 nm激发至B 1Πu(v＞30)态,这时发生预解离,在不同的Cs密度下,测量了I(D1),I(D2)和分子带的时间积分荧光的相对强度,得到了预解离率为(4.3±1.7)×105 s-1(对预解离到6P3/2)和(4.7±1.9)×106 s-1(对预解离至6P1/2);碰撞转移截面为(0.45±0.18)×10-14 cm2(对转移到6 P1/2)和(4.3±1.7)×10-14 cm2(对转移到6P3/2).结果表明,如果B 1Πu(v)是束缚的,6P原子由碰撞转移产生;如果B 1Πu(v)是预解离的,则6P原子由预解离和碰撞转移产生.