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。     

曙光一号自由电子激光强流电子束的数值模拟

根据曙光一号自由电子激光实验的需要，将国外二维ＥＢＱ程序发展为三维强流束数值模拟程序（ＣＥＢＱ）。ＣＥＢＱ既能计算轴对称问题，还能计算磁四极子、束流偏轴和斜入射等三维问题。对强流束的自生电磁场效应，与ＥＢＱ程序一样，只考虑线性近似而略去了高阶项。使用ＣＥＢＱ程序对曙光一号装置进行了计算，对摇摆器入口处的椭圆形挡板进行了论证。数值结果表明，椭圆形档板对提高束流品质，有效地产生自由电子激光是必要的。这一结果和第二轮曙光一号实验的测量结果基本一致。     

强流电子束产生和传输的数值模拟

本文采用SLAC-226程序计算了1.5MV强流电子束在二极管内的加速过程以及出阳极后的传输过程。高亮度二极管的设计是高效率自由电子激光的关键技术之一。本工作的目的就是通过1.5MV注入器的数值模拟,为寻找优化的二极管结构设计提供一种有效的数值方法。程序考虑了外加电磁场和电子束自身空间电荷和自生磁场效应。我们讨论了外加磁场的各种构形以及它们对束流品质的影响,计算结果与国外EBQ程序计算结果和实验结果进行了比较,证明本工作的结果是可靠的。SLAC-226程序可以为直线感应加速器的设计提供参考数据。     

强流相对论性电子束与高Z等离子体靶相互作用磁场效应的研究

本文应用简化的Fokker-plancu方程^[1],加上限流扩散和Marshak边界条件,与流体力学程序耦合,研究相对论电子束与高Z等离子体靶相互作用的磁场效应。