基于CT算法的束团横向相空间测量

精确测量束团的发射度和横向相空间, 在高亮度电子束的产生和应用中具有重要意义. 传统测量方法在测量发射度时需要对束团在相空间内分布进行初始假设, 且只能给出相椭圆的twiss参数;基于CT(computerized tomography)算法的束团横向相空间测量方法无需先验假设, 能给出粒子在相空间内的真实分布, 测量结果更为精确. 介绍了基于CT算法的束团横向相空间测量的原理和初步实验结果, 并与四极透镜扫描法测量的结果进行了比较.     

RF deflecting cavity design for bunch length measurement of photoinjector at Tsinghua University

RF deflecting cavity can be used for bunch length measurement and is designed to diagnose the beam produced by the photocathode electron gun which was built at Tsinghua University for the Thomson scattering experiment. Detailed discussion and calculation for measuring the 3.5 MeV bunch and another with further acceleration to 50 MeV, which is under development, are presented. A standing-wave deflecting cavity working at 2856 MHz is designed and the power feeding system has been planned.     

电子束发散角的直接测量技术模拟研究北大核心CSCD

切伦科夫辐射是一种方向性极好的辐射,其辐射能量发射方向严格地与带电粒子的运动方向相关,辐射光携带了带电粒子的方向信息,利用这种特性可以进行电子束发散角及其分布的测量。在基于切伦科夫辐射原理的基础上,考虑电子与物质作用时的多重库仑散射、电离等效应,进行了电子束发散角测量的蒙特卡罗数值模拟程序的建模工作,并完成了理想电子束及具有发散角分布的电子束的测量技术模拟工作。大量模拟结果显示,这种测量方法是可行的,具有对电子束发散角分布进行直接测量的能力,并且其测量系统结构简单。     

Terahertz coherent transition radiation based on an ultrashort electron bunching beam

The experimental result of terahertz (THz) coherent transition radiation generated from an ultrashort electron bunching beam is reported.During this experiment,the window for THz transmission from ultrahigh vacuum to free air is tested.The compact measurement system which can simultaneously test the THz wave power and frequency is built and proofed.With the help of improved Martin-Puplett interferometer and Kramers-Krong transform,the longitudinal bunch length is measured.The results show that the peak power of THz radiation wave is more than 80 kW,and its radiation frequency is from 0.1 THz to 1.5 THz.     

Bunch evolution study in optimization of MeV ultrafast electron diffraction

Megaelectronvolt ultrafast electron diffraction (UED) is a promising detection tool for ultrafast processes. The quality of diffraction image is determined by the transverse evolution of the probe bunch. In this paper, we study the contributing terms of the emittance and space charge effects to the bunch evolution in the MeV UED scheme, employing a mean-field model with an ellipsoidal distribution as well as particle tracking simulation. The small transverse dimension of the drive laser is found to be critical to improve the reciprocal resolution, exploiting both smaller emittance and larger transverse bunch size before the solenoid. The degradation of the reciprocal spatial resolution caused by the space charge effects should be carefully controlled.     

基于蒙卡和粒子示踪程序的电子成像模拟分析

借助理论分析和数值模拟,设计了基于高能电子束团的辐射成像系统,并通过Geant4和GPT软件对成像系统的相关参数进行了优化。模拟中分析了影响系统空间分辨率及物质厚度分辨率的因素,结果显示,模拟中设计的成像系统空间分辨率达到μm量级,并且具有一定的厚度分辨能力。该设计指标满足对一定厚度及结构的样品进行成像的要求。     

基于积分束流变压器的加速器束团电荷量测量系统

 为满足清华大学加速器实验室光阴极微波电子枪实验平台的发展需求，设计了束团电荷量测量系统，可以实现实时测量加速器束团电荷量的目标。这套测量系统基于积分束流变压器，包括前置放大器、门控积分器、模数转换和数据传输模块。利用信号发生器模拟束流，对整套系统进行了离线测量实验。当前置放大器放大倍数取200和20时，AD转换值和束流电荷的比值分别为2.181 PC-1和0.195 PC-1，与理论值2.070 PC-1和0.207 PC-1基本吻合；其对应的电荷量测量误差分别小于2 PC和15 PC。测量结果和模拟束流电荷量值的拟合曲线线性度好，相关系数的平方均大于0.999 0。该结果验证了系统的可行性。     

磁控管的电荷分布

回顾了几种磁控管理论模型,对这些理论模型中得到的电荷分布进行了分析。利用计算机对X波段磁控管进行PIC模拟,监视粒子相空间分布,并与理论结果进行对比,证明布里渊理论能部分解释轮轭层的高度及其内部的电荷密度分布,但模拟结果中电子在相空间存在一定的分布,而布里渊理论采用的是单粒子运动理论,因此无法解释模拟结果中轮轭边界下降沿特性。模拟得到的轮辐内电荷分布与各种理论均有较大差异,分析发现,不同的轮轭边界下降沿特性是造成差异的主要原因。讨论了利用导向中心流体理论得到更准确的轮辐内电荷分布的可能方法。     

紧凑型单能伽马射线源

基于高亮度电子束与超短强激光相互作用的逆康普顿散射X/γ射线源具有单色性好、能量可调、偏振可控等特点,在核安全及核安保领域具有广泛的应用前景。清华大学将研制国际上首套能量达MeV的紧凑准单能伽马源装置并开展包括先进辐射成像、基于核共振荧光的物质分析检测等应用工作。给出该光源设计方案,以及针对其关键性能指标进行的优化及光源最终性能指标。目前已完成光源的设计,正在进行部件的加工采购,预计将于2023年启动装置的安装调试工作,于2025年完成项目的调试和验收。