12MeV强流脉冲电子束对钽靶的破坏研究

强流高能电子束由于具有很强穿透能力,在材料内的能量沉积具有体分布特点,因此其对材料的辐照破坏体现出和低能电子以及X光等不同的特点.本文分析了金相显微镜和扫描电镜下的被12MeV的强流电子束轰击后的1.2mm厚度钽靶的破坏点形貌,其破坏断面体现为力学韧性撕裂,且关于靶中心基本对称.为了解释这种现象,文中用蒙特卡罗的数值模拟方法给出了电子束在钽靶内的沉积能量分布:能量沉积呈现靶中心吸能高,两侧低,且关于中心基本对称的特点.针对破坏断面特点和靶的吸热情况,我们给出高能电子束对靶材破坏初步的定性解释:认为高能电子束的强穿透能力使得靶材各部分几乎同时加热.靶材在极短时间里吸收大量能量,发生剧烈膨胀.由于能量沉积特点,中心部分材料膨胀最厉害,受到两侧边界的强烈约束,将产生两大小相近的热激波相对传播.激波在两侧自由界面反射,产生向内传播稀疏波.当两个稀疏波在靶中心区域相遇,就造成了靶对称撕裂的破坏形态.     

Fokker-Planck方程与Vlasov方程在模耦合理论研究中的比较

模耦合理论比较成功地解释了微波不稳定性的发生,其理论基础是Vlasov方程.Fokker-Planck方程包含了束团的辐射阻尼效应和量子激发效应,是比较完备地描述粒子运动状态的束团分布方程.比较了Fokker-Planck方程和Vlasov方程在来源、意义和解法方面的关联和不同,同时介绍了一种多项式展开束团耦合模式来求解Fokker-Planck方程的方法,并在静态分布中包含了势阱畸变的效应.     

(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。     

前言

第九届加速器物理学术交流会于2005年8月20日至28日在云南省丽江市召开,会议由中国物理学会和中国核学会下属粒子加速器分会的加速器物理专业组主办,同步辐射专业委员会光源专业组协办,清华大学和中国科学院高能物理研究所共同承办。来自清华大学、中国科学院高能物理研究所、中国科技大学、北京大学、     

热阴极微波电子枪模拟计算

用模拟计算方法,研究了热阴极微波电子枪的束流动力学行为,采用笛卡尔坐标,编制了准三维模拟计算程序──HOTGUN.计算中除考虑了射频场外,还充分考虑了空间电荷效应(空间电荷场为轴对称场)、肖特基效应及稳态负载效应等.文中给出了HOTGUN程序与PARMELA部分模拟结果及中科院高能所自由电子激光室微波电子枪热测实验台部分实验结果的比较,最后以用于北京自由电子激光器的多腔热阴极微波电子枪为例,给出了详细的HOTGUN程序模拟计算结果.     

混频1/2+m腔微波电子枪束流动力学特性

为了使自由电子激光器的电子束注入器具有小的能散,小的横向发射度、高的亮度,本文提出在1/2+m腔的微波电子枪中采用混频腔技术,并用解析方法研究了混频加速的1/2+m腔方案的动力学特性,所导出的表达式说明此方案能改善束流的纵向和横向粒子动力学性能;为了对比,还借助于PARMELA程序对此方案进行了束流动力学模拟,结论与导出的解析表达式结果一致.     

用修正三梯度法测量强流脉冲束时间分辨发射度

三梯度法是加速器发射度测量的一种常用方法,但在低能强流的加速器上,由于空间电荷效应很显著,常规的三梯度方法不再适用.修正三梯度法是常规三梯度法考虑空间电荷效应后的改进,本文描述了修正三梯度法用于强流脉冲电子束发射度测量的理论依据,介绍了修正三梯度方法的实验方案.在35MeV,26kA,～100ns和18MeV,26kA,～100ns的两种强流脉冲电子束进行了发射度的实际测量.文中给出了在两种电子束上分别获得的实验结果和误差分析.实验结果表明,修正三梯度方法是强流脉冲电子束发射度测量的一种有效的手段.     

感应加速腔横向阻抗模拟计算

束腔相互作用导致的束流崩溃不稳定性 (BBU)将严重地恶化束品质 ,而加速腔横向阻抗反映了这种相互作用的强弱。用 MAFIA程序对三种不同的感应加速的腔横向阻抗进行了模拟计算。计算结果与采用脉冲双线法测量的结果反映了相同的物理性质。     

利用交变极性聚焦磁场抑制束质心的Corbcrew运动

提出可以利用交变极性磁场聚焦抑制Corkscrew运动，一方面可以抑制束脉冲顶部Corkscrew振荡的幅度，并提高电子束打靶位置的稳定性；另一方面通过聚焦布局的精心设计，可剔除束脉冲前后沿能散度较大的束流。数值计算结果表明，在采用交变周期为0．81m、峰值磁场设为0．2T，对能量为11．2MeV的电子束，当聚焦布局长为2．5m时，束质心位移从5mlTl(始端)被抑制至趋近于0(终端)。实验时，采用了数值计算相近的聚焦布局。     

感应加速腔横向阻抗测量

 描述了采用脉冲双线法测量感应加速腔横向阻抗的原理、方法和步骤。测量结果显示,新设计的真空腔和绝缘腔的横向阻抗特性优于以前设计的原形腔,而且加速间隙由于采用了类同轴结构,绝缘腔的低频模式被有效抑制,在753MHZ测得其横向阻抗为820W /m。