永磁类直线阵列摇摆器的磁场计算与场形分析

从电磁场基本理论出发，导出了计算永磁体磁场的基本公式，在此基础上得出了二维和三维永磁体直线周期阵列摇摆器的磁场计算公式。对二维摇摆器进行了场形分析，得到了单组元永磁体直线阵列摇摆器磁场的解析表达式。用此表达式给出了六种典型的单元型摇摆器的场形公式。     

曙光一号自由电子激光器束调节研究

简单介绍了曙光一号自由电子激光器实验布局．着重就束调节方案进行了数值模拟和实验研究，给出了束流调试结果,并进行了分析；当进入摇摆器的束流为950A，摇摆器磁场为0.31T，在摇摆器长度为2．4m的位置,获得了50MW的饱和功率，经变参数实验后输出功率提高到140MW．     

双向聚焦电磁铁摇摆器磁场的数值模拟

 应用磁矢量势公式导出了螺线圈绕组的磁场计算公式，应用标量磁势并对电磁铁作局部均匀磁化近似，给出了电磁铁摇摆器磁场的积分方程式和相应的耦合系数。通过求解积分方程得到了摇摆器磁场的空间分布及摇摆器两端非均匀区的磁场分布。本方法可以为双向聚焦电磁铁摇摆器的设计提供参考数据。     

强磁场混合型短周期摇摆器研究

对混合型短周期摇摆器磁场进行了解析求解,给出了与摇摆器周期、间隙、磁块性能、磁场尺寸以及磁极尺寸等相关的二维解析表达式。根据该公式,作者讨论了混合型短周期摇摆器产生强磁场的潜在能力,提出了一系列改进方法,并分别进行了模型实验,实验结果与理论分析相符合。目前,在1cm周期、5mm间隙的短周期摇摆器模型试验中,中心轴峰值磁感应强度已达到0.45T。另外,该短周期摇摆器可进行单磁场磁场调节,最大峰峰值磁场相对误差小于1％。     

100微米自由电子激光研究进展

自由电子激光器（FEL）是一种将相对论性电子的动能变换成电磁辐射的装置。电子束和电磁波沿摇摆器在同一直线上传输，摇摆器使电子产生横向的速度分量，实现电子和辐射场之间的能量交换。从电子束抽取的动能转换成电磁辐射，辐射的波长决定于电子束的能量和摇摆器参数。FEL具有波长连续可调、可获得高功率和光束品质好等优点，在军事上和基础科学研究中有很好的应用前景，美国、日本以及一些欧洲国家对自由电子激光的研究极为重视，并得到了很好的成果。2004年7月美国的JLAB实验室获得了10kW的自由电子激光，使人们对自由电子激光在激光武器中的定位进行了重新思考，从而掀起了又一轮世界范围内的自由电子激光研究热潮。     

CAEP自由电子激光摇摆器的改进

摇摆器是自由电子激光研究中的重要组成部分，它的性能好坏将直接决定电子束与光场相互作用的效率。理论和实验表明，摇摆器的磁场强度、峰值误差和好场区宽度对束波作用效率有很大影响，据此对摇摆器做出如下修改：周期长度由30mm改为32mm，磁块与磁极宽度的比值由9：6改为11：5；永磁块、磁极的形状和固定方式改变。通过上述改变可以提高摇摆器磁场强度、提高增益，以提高整个摇摆器品质。     

100μmFIR-FEL摇摆器的改进

经过几年实验发现，摇摆器的磁场强度、峰值误差和好场区宽度对束波作用效率有很大影响。为了提高摇摆器性能对摇摆器如下改进：（1）提高磁场强度：永磁块材料采用北京钢研院的钕铁硼N39SH，其风达到11．6kOe（10e≈79．578A／m），B，达到12．3kGs（1Gs=10^-4T），（BH）max为36MGOe；摇摆器周期长度由30mm改为32mm，磁块与磁极宽度的比值由9：6改为11：5；（2）减小峰值误差和增加好场区宽度：改进永磁块、磁极的形状和固定方式，从机械上消除不规则磁块、磁极形状带来的负面影响。通过上述改进可以提高单电子小信号增益与理想增益的比率，即提高整个摇摆器品质。精密的磁场自动测量系统是摇摆器调试过程中所必须的装置，该系统经过改进，具有高精度、高稳定度、可同时监测x、y、z方向磁场值、操作方便等优点，为摇摆器的研制打下良好基础。     

电磁铁摇摆器磁场的二维数值计算

本文根据泊松方程用数值计算给出了电磁铁摇摆器的二维磁场分布,定量地讨论了磁极形状、磁隙大小、周期长短和电流大小等因素对峰值磁场强度的影响,重点讨论了如何根据二维磁场分布选择磁极形状才能提高峰值磁场强度和抑制磁饱和的问题。将计算的二维磁场分布和摇摆器磁场的理想波形相比较,可以帮助我们确定进入摇摆器的束流半径应该控制的范围。在对电磁铁摇摆器磁场二维数值计算的基础上,还探讨了适用ATA电子束的PALADIN摇摆器用于ETA电子束带来的结构设计和材料选择等问题。     

一种高性能小周期摇摆器

介绍一种高性能小周期摇摆器的设计。采用槽型定位的分离状磁块,实现了磁场的半周期调节,对该摇摆器模型进行的测量表明,当摇摆器的周期λ_w=10mm,磁极间隙δ为5mm时,峰值磁场B_w=0.35T,磁场最大偏差δB_w/B_w<1.25％。     

曙光一号自由电子激光实验的理论分析

对曙光一号自由电子激光实验方案和结果进行了系统的理论分析和数值计算。首先用实测的束流发射度ε＿Ｎ＝０．３６～０．６３ｒａｄ·ｃｍ论证了电子束可以不经调制而由束流传输段直接进入摇摆器达到有效产生自由电子激光。其次用编制的三维电子束传输程序模拟２ｋＡ强流束从加速器出口到摇摆的器入器传输过程。最后根据实测参数，使用ＣＥＢＱ程序和ＷＡＧＦＥＬ程序，对曙光一号ＡＳＥ实验、功率放大实验和磁场失谐曲线进行的计算表明，曙光一号束流发射度大约在印ε＿Ｎ＝０．６１～０．８ｒａｄ·ｃｍ附近；ε＿Ｎ＝０．８ｒａｄ·ｃｍ时，上述实验与曲线的理论计算基本一致；曙光一号双向聚焦摇摆器设计是成功的；从功放结果分析，磁控管输入摇摆器的ＴＥＯ１模的功率约为５０Ｗ，并对下一轮实验提出了改进意见。     

远红外自由电子激光器的带宽扩展

本文研究了波导尺寸、电子束能量、摇摆器周期及磁场强度对波导型自由电子激光带宽的扩展作用，文中给了带宽约４００μｍ的远红外（工作波长６００－１０００μｍ）自由电子激光振荡器的设计参数，并对有关工程问题进行了讨论。     

磁场逐渐增强的摇摆器

研究了用磁场增强摇摆器来提高自由电子激光器效率的机制．采用KMR方程，考虑空间电荷效应，模拟计算发现自由电子激光器的效率有了很大的提高，而且电子束能散度越大，对提高自由电子激光器效率越有帮助．因此采用磁场增强摇摆器能充分利用加速器的能量来莸得更高的自由电子激光器能量 关键词：     

自由电子激光中群聚与去群聚

导出了使电子束达到最佳群聚（Ｂｕｎｃｈｉｎｇ）状态的条件和群聚的标度关系，并在分析去群聚（Ｄｅｂｕｎｃｈｉｎｇ）因素的基础上，为一种效率更高的变参数摇摆器的设计提供了依据。     

远红外自由电子激光装置束流传输线的设计与整体数值模拟

提出了ＣＡＥＰ（中国工程物理研究院）远红外自由电子激光装置束流传输线的设计，给出了各元件的设计参数，并进行了束流传输整体数值模拟，最后得到摇摆器入口处电子束团的主要参数：能量２ＭｅＶ，峰值电流１７Ａ，脉冲宽度１４ｐｓ（ＦＷＨＭ），束归一化发时度１４πｍｍ·ｍｒａｄ（水平）和５πｍｍ·ｍｒａｄ（垂直），束团整体能散度１．２７％，束归一化亮度５×１０￣（１０）Ａ／ｍ￣２·ｒａｄ￣２。整体数值模拟结果表明：电子束品质完全满足摇摆器的要求。     

曙光一号自由电子激光器的理论计算

系统总结曙光一号自由电子激光器理论计算的主要结果:包括曙光一号装置主要参数的选取和理解;磁场失谐曲线的计算;常参数摇摆器和变参数摇摆器的主要结果;高阶波导模的贡献;电子束参数扰动对激光性能的影响;空间电荷效应等。计算结果表明,常参数摇摆器激光输出功率可达80MW,效率约50％;变参数摇摆器激光输出功率可达250MW左右,效率约16％。     

20MW速调管调制器研制

3～8gm自由电子激光（FEL）实验系统主要由光阴极注入器、RF驻波加速腔、磁脉冲压缩、永磁摇摆器、光纤谐振腔和单一微波源系统组成。主要工作过程是：由光阴极产生微脉冲电流为30-50A的电子束团进入RF驻波加速腔加速到30MeV，再经磁脉冲压缩，得到更高微脉冲电流的电子束团，然后该束团进入摇摆器和光学谐振腔得到FEL增益放大。     

椭圆波导FEM放大器的非线性特性研究

 以椭圆波导、平板摇摆器为FEM放大器的模型，导出了自洽的注波互作用三维非线性方程组。在此基础上编制了相应的程序。利用该程序分析了FEM放大器的饱和功率、效率以及带宽等高频特性。考虑了摇摆器渐变、空间电荷波、电子初始速度零散对高频特性的影响。     

含气泡水的强非线性声学特性

本文提出一种描述含气泡水的非线性声场的物理模型。在声波驱动下，气泡壁作受迫振动，遵循Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程，当共振时振幅很大，产生强烈的非线性振动。这非线性力学振动成为二次谐波声压的源，从而声场表现为强非线性。理论计算与ＷＵ和Ｚｈｕ的实验结果进行了比较，诸如强二次谐波声压等重要声学特性符合得比较满意。     

CAEP远红外100 μm FEL自发辐射谱的实验研究

在FEL实验中,电子束通过摇摆器,一方面由于周期性磁场作用,电子束轨迹要周期性的摆动,另一方面还要辐射同FEL辐射波长一致的自发辐射,该辐射谱反映电子束、摇摆器集成后的参数。在CAEP(Institute of China Academic Engineering Physics)远红外100 μm FEL实验中,自发辐射谱通过Ge∶Ga低温探头和远红外100 μm光栅谱仪测量。文章侧重从实际摇摆器磁场分析了远红外100 μm FEL的自发辐射谱。     

用积分方程法设计三维混合型铁磁摇摆器

本文导出了用积分方程法计算三维混合型磁铁磁场强度的方程组，以及磁体计算网络为长方体时的耦合系数，相应地编制了数值计算程序，给出了软件的磁化强度与永磁铁布局关系的数值模拟结果，最后对一种实验型高效微型混合磁铁摇摆器进行了数值计算。