用模拟退火法进行纯永磁波荡器磁块组合优化

 纯永磁波荡器由多个磁块组成，磁块的剩磁离散性会引起波荡器磁场误差，从而影响储存环工作状态和自发辐射谱质量。在波荡器磁块安装之前，使用模拟退火法对磁块进行组合排序优化，可以使峰值场强误差降低到10 ^-4量级以下，磁场一次积分降低到10^-6 T·m量级，二次积分降低到10 ^-6 T·m ²量级，优化结果不依赖于初始状态的选择。给出优化的详细过程，提出了根据磁块剩磁快速计算波荡器峰值场强误差和积分场的方法。     

翻转线圈系统在波荡器积分场测量中的应用

 为了更有效地测量用于上海同步辐射光源波荡器的积分场误差,在已有的伸展线磁测系统的基础上研制了一套翻转线圈磁测系统,该系统的运动控制、数据采集和数据分析处理均可自动完成。在利用这套磁测系统测量3.4×10^-6 T·m磁场积分时获得高于1×10^-6 T·m的测量精度,初步的实验结果表明这套波荡器积分磁场测量系统具有测量精度好、速度快的特点,与已有的伸展线磁测系统、平移线圈磁测系统和霍尔点测系统相比,它更适合于测量波荡器的一、二次场积分和多极场分量。     

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置磁场测量

 在HIRFL-CSR实验环电子冷却装置上采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计，获得很高的冷却段磁场平行度。使用霍尔片测量磁场的分布，使用磁针测磁方法测量冷却段磁场的磁轴偏角，并根据测量及计算结果对单个线圈磁轴进行微调。测量及调试结果表明，在施加电流为额定电流的一半时，冷却段磁感应强度为0.078 T，剩余磁场小于2×10^-4 T，磁场不平行度小于1×10^-4，达到了预期的设计目标。     

上海深紫外自由电子激光波荡器的端部磁结构设计

 针对固定间隙的上海深紫外自由电子激光（SDUV-FEL）混合型波荡器的端部，用Radia程序进行了模拟计算。在端部不加任何电磁线圈补偿的情况下，通过减小端部磁铁、磁极的体积和变动端部磁极位置的方法对波荡器磁场进行了优化，优化以后波荡器横向磁场的边缘场强度降到5×10^-4 T（距离端部磁块边缘10 mm处），边缘场波形没有了明显突起，优化后的横向磁场的一次积分曲线和二次积分曲线都有很大改善，端口处的一次积分值、二次积分值接近于零。     

气压对吸气式激光推进冲量耦合系数的影响

 保持CO₂激光的单脉冲能量为61.4~64.6 J，采用高精度冲击摆系统进行了不同气压下吸气模式激光推进冲量耦合系数的实验测试，分析了对应的高度特性。结果表明：气压为2.8×10⁴～1×10⁵ Pa，即距离地面0～10 km时，冲量耦合系数大约3.5×10^-4 N·s·J^-1，上下波动幅度低于5%；气压低于2.8×10⁴ Pa，即高度大于10 km时，冲量耦合系数呈二次曲线显著下降；当气压降至1×10³ Pa，即距离地面约31 km高度时，耦合系数仅为9.7×10-5 N·s·J^-1。     

上海光源可变椭圆极化波荡器积分场垫补

 详细介绍了上海光源波荡器EPU100积分场多极分量和一、二次积分的垫补及优化计算方法,其中的积分场多极分量采用“Magic Fingers”技术,即：在插入件两端部中平面上下使用一组适当的磁柱组合来抵消积分场误差;一、二次积分采用两端部的8个调补线圈垫补。通过垫补,EPU100在全磁隙,各种极化模式下四极分量小于9×10^-3 T,六极分量小于1.6 T/m,八极分量小于30 T/m²,达到了设计指标。     

相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究

 在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法，进行了硬X射线产生的实验研究。在47cm传输距离上，电子束与钽靶作用，获得了面积积分剂量率为2.1×10¹⁰Gy·cm²/s的硬X射线辐射（能谱范围为20～120keV），在总的辐照面积上(4π方向)面积积分剂量达1 843Gy·cm²，X射线转换率达到108Gy·cm²/kJ。     

高功率超短激光脉冲信噪比的研究

 针对高功率激光系统中信噪比低的问题，基于描述超短脉冲传输的非线性薛定谔方程进行数值模拟，研究了高阶群速度色散、光谱调制及自相位调制对脉冲信噪比的影响；新建立了用于分析光栅平整度对脉冲信噪比的影响的物理模型并进行了相应的模拟，分析了光栅的质量要求或补偿精度。研究表明：对于100 fs的高斯脉冲，要保证信噪比达到10⁸，应将三阶色散量限制在4.8×10⁵ fs³以下，B积分的值应小于0.2，光谱的调制幅度应小于10^-4，光栅平整度应优于λ/100。     

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。     

玻璃微球壁厚和预充气工艺对气体渗透性能的影响

 以空心玻璃微球为研究对象，利用高压充气系统充气，测量了不同条件下玻璃微球对氘气在室温条件下的气体渗透系数。研究结果表明：微球的壁厚对气体渗透系数影响较大，2 mm以上厚壁球的气体渗透系数约5.0×10^-22 mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，而壁厚小于1 mm时，渗透系数约1.56×10^-20 mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，两者相差30倍。预充气挑选工艺对微球的气体渗透系数也产生一定影响，对于薄壁空心玻璃微球一次充放气气体渗透系数增加约50％，两次充放气则增大一倍左右。对上述影响因素进行了初步的探讨，气体渗透系数改变的主要原因是玻璃微球表面的结构裂纹、空位和缺陷。     

混合型波荡器的3维优化

 以波荡器辐射波和共振电子能及混合型波荡器的解析计算为基础，通过3维磁场的有限元计算，在欧洲光源横向优化基础上，给出了同步辐射和自由电子激光用混合型波荡器纵向优化参数，进而给出了用于DUV FEL混合型波荡器的设计计算参数。加侧位和顶部永磁块后，峰值磁场分别提高到0.722T和0.773T，辅助以1μm量级分辨率的磁间隙调节机械系统，磁场分辨率好于10^-4T量级。     

用于THz源的混合型波荡器数值模拟

波荡器是基于自由电子激光的小型THz源关键器件, 其可调节的周期性磁场结构与两端的光腔配合, 使得穿越的电子束产生带增益的相干辐射, 最终达到THz源所需要的功率. 同纯永磁结构相比, 混合型波荡器通过软铁材料调节由永磁块磁化方向性差异导致的磁场分布误差, 同时可提供更高的场强. 本文针对小型THz源需求, 对混合型波荡器进行了相关物理设计. 在解析方法分析的基础上, 采用OPERA3D/TOSCA有限元分析软件, 对波荡器进行了三维磁场数值模拟和积分场优化. 通过对波荡器端部结构的调整, 优化后模型的一次场积分(导向误差)小于0.01Gs﹒m, 电子轨迹偏移小于0.02mm.     

上海深紫外自由电子激光装置波荡器磁场调整

 在对上海深紫外项目的波荡器建造过程中，应用亥姆霍兹线圈系统测量了全部单磁块，并使用模拟退火法对磁块进行组合排序优化，使反映磁场的成本函数下降了3个数量级。对一段波荡器进行了多次测量、调整，使积分场、峰峰值误差、位相误差等各项指标达到设计要求。     

正电子发射成像回旋加速器磁铁设计与测试

中国工程物理研究院流体物理研究所目前正在建造一台医用11 MeV回旋加速器,该加速器磁铁采用小气隙、深谷结构以提供更高的平均磁场和更强的聚焦能力。为实现510-4的测量精度,自行研发了一套磁场点测装置,该装置可实现二维极坐标下的精确测量。经过多次磁场垫补,束流的相位偏移控制在9,一次谐波幅值控制在0.001 T以内,满足了磁铁的设计需求。在束流调试过程中,成功实现了质子束的引出,表明回旋加速器磁铁建造成功。此外,还对磁铁研制过程中出现的磁场缺陷及磁测误差进行了讨论。     

Design,construction and characterization of the compact ultrafast terahertz free-electron laser undulator

A compact ultrafast terahertz (CUTE) free-electron laser (FEL) is being developed at the Raja Ramanna Centre for Advanced Technology (RRCAT), Indore. The undulator required for the CUTE-FEL has recently been developed. We have designed, built and characterized a variable gap, 5 cm period, 2.5 m long pure permanent magnet undulator in two identical segments. The tolerable error in the magnetic field was 1% in rms, and we have measured it to be 0.7%. The obtained rms phase shake is around 2°. To ensure that the trajectories do not have an exit error in position or angle, corrector coils have been designed. Shimming coils have been applied for both the undulator segments to reduce the amplitude of the betatron oscillations in the vertical trajectory. Details of novel corrector coils and soft iron shims are given and their performance is discussed.      

纯永磁波荡器磁场计算的三维修正

 用归一化量对纯永磁波荡器的磁场进行三维计算分析,讨论了一般情况下有限磁极宽度的三维修正以及对好场区的影响,给出了磁极宽度对通常二维近似的修正曲线以及在不同磁极宽度下相对场强的横向变化曲线。     

储存环HIAF-SRing等时性模式的非线性磁场影响研究

高精度环形谱仪SRing（Spectrometer Ring）是强流重离子加速器装置（HIAF）的重要组成部分,其等时性模式为远离β稳定线的短寿命原子核质量和寿命的精确测量提供国际领先的科研条件。为了扩大短寿命原子核质量测量精度和范围,SRing等时性模式设计了两种光学:γ_t=1.43和1.67。质量分辨是衡量等时性储存环的最重要参数。二极磁铁的高阶场以及磁铁的边缘场能强烈地引起束流光学高阶畸变,对质量分辨产生影响,因此需要高极磁铁对其进行校正。介绍了SRing等时性模式的线性计算,对非线性磁场的影响进行了详细研究。应用六极磁铁和八极磁铁对非线性场和发射度的影响进行了校正后,离子的循环时间标准偏差σ（T）/T达到3.5×10-7,质量分辨△m/m达到1×106。The isochronous mode of the Spectrometer Ring at the High Intensity heavy-ion Accelerator Facility (HIAF) project in China offers the capacity of measuring the mass and half-life of short-lived nuclides. The transition energy settings of the SRing are 1.43 and 1.67, which have been calculated in the same injection scheme. The resolution of mass or revolution time is the most important parameter of the isochronous mode design of a storage ring. The nonlinear magnetic field errors, including high-order magnet field of dipole, fringe field of magnets, have strongly effect to the resolution of revolution time. High-order corrections are required to improve the resolution of revolution time and mass. In this paper, the SRing linear isochronous optical were shown. The influence of nonlinear magnetic field errors on the revolution time resolving power were investigated. With 3 sextupole families and 1 octupole family corrections, the relative variation of revolution time reaches 4.6×10-7 with the momentum spread of ±0.2%. The relation of the relative standard revolution time deviation σ(T)/T and revolution turns was researched. With corrections of high-order isochronous condition and emittance influence by 3 sextupole families and 1 octupole family, one can reach a resolution of up to σ(T)/T=3.5×10-7, which corresponds to the mass resolution of △m/m=1×106.