直线感应加速器模拟软件多功能发射模块开发

在模拟直线感应加速器电子束输运过程中,为了正确设置注入器电子束参数,以注发射模型为基础,研发了可设置发射度、能散和电子束倾斜的多功能发射模型。理论研究了发射度、能散以及电子束倾斜角度,并将这些理论实现到发射模块上。建模对多功能发射模块进行测试,比较设定的电子束参数与模拟测定的电子束参数。通过比较,观测到设定电子束参数与模拟测定值一致,验证了多功能模块开发的正确性。     

存在漂移管和引导磁场情况下强流电子束的发射度

文中考虑了当电子束绕引导磁场发生旋转运动时，强流电子束的发射性质。在均匀分布电荷情况下，导出了发射度的公式，给出了发射度和正则角动量的关系。在轴对称非线性分布电荷情况下．得出了比T．P．Wangler等所给出的更普遍的电子束发射度变化公式。     

电子束发射度变化的解析估计

本文使用一般包络方程理论推导出轴对称电子束在傍轴近似下的稳态传输过程中的发射度变化公式。结果表明电子束发射度变化与引导磁场及离子通道电场无直接关系,而仅仅与电子束分布的变化有关;发射度变化的本质是电子束的静电势能和横向运动的动能之间的转换。本文的解析结果与数值模拟结果符合得相当好。本文还定性讨论了电子束平均正则角动量对发射度变化的影响。     

高斯分布及截断和抽样

 详细推论了高斯分布的轴对称电子束的截断方法和确定截断因子的表达式。结果表明在截断因子为0.9时,电子束发射度等于均方根发射度的二倍, 而当电子束发射度等于均方根发射度时, 截断因子仅为0.59。给出了四维坐标变量的几率密度函数公式, 并简述了相应的抽样方法。     

温度梯度对平面金壁发射能流平衡性的影响

在激光惯性约束聚变(ICF)的辐射输运实验和理论研究中,输运管壁对于输运管内物质中的辐射能谱具有改造作用. 文中利用一维平面模型模拟了柱形输运管壁的辐射能流发射行为,给出了输运管壁的辐射能流不平衡度的计算公式. 结果表明,输运管壁内的电子温度梯度是引起输运管壁发射能流不平衡的原因. 利用不平衡度这一概念对输运管壁发射能流的不平衡性做了定量研究,并在ICF辐射输运实验的温度范围内给出了估算公式. 关键词： 辐射输运 温度梯度 能流 不平衡度     

强流电子束聚焦数值模拟

采用粒子模拟（PIC）方法模拟了强流电子束在薄磁透镜中的聚焦。建立了强流电子束的聚焦模型,模拟了神龙一号加速器某次实验的结果,得到的模拟结果非常接近实验值,证明采用建立的PIC模型模拟强流束经过磁透镜时的聚焦是可信的。应用此模型模拟了电子束参数（入射半径、发射度、能散度、相位角等）对焦斑直径的影响, 结果表明:在模拟条件下,电子束平行入射时最佳束包络半径位于20.0~22.5 mm;发射度和能散度对焦斑直径的影响和理论公式吻合得较好;只有入射电子束包络半径和相位角匹配时才能得到小的焦斑直径。     

电子束亮度及多孔板法测量发射度的原理

本文探讨了利用多孔板法测量四维横向相空间中均匀分布以及高斯分布的电子束发射度的测量原理。结果表明,对于四维均匀分布的电子束,该法测量的是电子束的边发射度,并且光斑尺寸随着小孔位置不同而变化;对于高斯分布的电子束,该法测量的是电子束的均方根发射度,其光斑尺寸与小孔位置无关。     

三种高密度强流束亮度测量技术

利用已经建成的4 MeV LIA注入器,结合时间分辨测量系统研究了三种测量技术:发射度测量法、无场准直器和磁场准直器测量法。介绍了强流束亮度定义和典型方法理论分析及测量技术的物理概念,提出了用于猝发多脉冲电子束发射度测量装置的设计与调试,通过对时间分辨测量系统的分幅相机记录的光强度分布信息处理,得到电子束束斑均方根半径和发射角,分析某一时刻数据,即可得到电子束某一时刻发射度,从而获得多脉冲电子束时间分辨发射度。在4 MeV LIA注入器上对多脉冲电子束流的发射度进行测量,得到电子束归一化均方根发射度约为114 mmmrad、双脉冲456 mmmrad的归一化发射度。最后结合电子束的高斯分布初步分析并给出均方根发射度、实测发射度和边发射度的关系。     

高压直流连续波光阴极注入器中发射度补偿

空间电荷效应是引起发射度增长的主要因素,特别是在高压直流连续波光阴极注入器中。分析了高压直流连续波光阴极注入器中线性空间电荷力的特点及其对电子束横向发射度的影响,并从理论上解析地研究了螺线管发射度补偿的原理及特点。最后利用Parmela程序对中国工程物理研究院高压直流连续波光阴极注入器的发射度补偿作了模拟计算。结果表明,束团电荷量为80 pC的电子束在350 keV高压直流电子枪出口处的横向归一化发射度为5.14 mmmrad,经过螺线管补偿后,其最小横向发射度变为1.27 mmmrad。电子束的发射度得到了很好的补偿。     

天鹅绒阴极产生的双脉冲强流相对论电子束特性实验研究

在时间分辨的模式下, 实验研究了天鹅绒阴极产生的双脉冲相对论强流电子束的束心运动、束包络和束的发射度. 在实验中, 电子束流强度和电子束心运动用电阻环进行测试, 而电子束和石英玻璃的相互作用产生的契仑科夫辐射用来给出电子束包络和发射度信息. 电子束和石英玻璃作用产生的契仑科夫辐射用1台8幅分幅相机记录. 实验结果表明, 天鹅绒阴极产生的相对论强流双脉冲电子束在束流大小、束心运动轨迹、束包络及束发射度等方面具有较好的一致性.     

Scaling Law for Lattice Design of a Storage Ring

This paper describes and demonstrates the scaling law in the lattice design of a storage ring.When the size of the storage ring are enlarged or reduced according to a scale,the operating point ν and the beam emittance ε will be invarible.But while the energy of the storage ring is changed,the emittance will vary with the energy square.     

束内散射效应下HALF储存环物理参数的优化设计

合肥先进光源（HALF）是我国规划建设的软X射线与VUV衍射极限储存环光源（DLSR）。如何有效地实现衍射极限束流发射度,是DLSR物理设计中的核心问题之一。基于束流发射度演化方程,针对HALF预研项目的储存环物理设计方案,计算了束内散射（IBS）效应带来的发射度增长,研究了DLSR中关键参数选择对IBS造成的发射度增长的影响。研究表明,在中低能DLSR物理设计中需要综合考虑储存环的周长、同步辐射阻尼时间等关键参数,以更好地抑制束流发射度的增长。在此研究基础上,通过综合考虑用户需求与储存环物理要求,提出了HALF当前工程项目的储存环物理设计方案。进一步综合应用束团拉伸、全耦合等措施后,更高效地抑制了HALF储存环内IBS造成的束流发射度增长。     

Tunneling exponents sensitive to impurity scattering in quantum wires

We show that the scaling exponent for tunneling into a quantum wire in the "Coulomb Tonks gas" regime of impenetrable, but otherwise free, electrons is affected by impurity scattering in the wire. The exponent for tunneling into such a wire thus depends on the conductance through the wire. This striking effect originates from a many-body scattering resonance reminiscent of the Kondo effect. The predicted anomalous scaling is stable against weak perturbations of the ideal Tonks gas limit at sufficiently high energies, similar to the phenomenology of a quantum critical point.     

多狭缝法测量激光尾场电子束发射度的模拟研究

发射度是描述束流品质的重要物理量,根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上,提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 m的多狭缝板对发射度为0.05 mmmrad的激光尾场加速电子发射度进行测量,数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响,模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄,测量精度越高,反之,则越低。     

Dynamics of an Ultracold Bose Gas in Funnel-Shaped Potential

In this paper we develop a variational theory to study the dynamic properties of ultracold Bose gas in a funnel external potential. We obtain one-dimensional nonlinear equation which describes the dynamics of transverse tight confined bosonic gas from three-dimension to one-dimension, and find one-dimensional s-wave scattering length which depends on the shape of transverse confining potential. If the funnel trapping potential is strong enough at zero temperature, all transverse excitations are frozen. We find the dynamic equation which describes the Tonks-Girardeau gas and present a qualitative analysis of the experimental accessibility of the Tonks Girardeau gas with funnel-trapped alkalic atoms.     

狭缝法合肥光源高亮度注入器发射度测量系统

为了测量受空间电荷效应支配的发射度,合肥光源高亮度注入器采用了狭缝法进行测量,研究了基于狭缝法发射度测量系统的构成,并以实例比较了单狭缝和多狭缝在发射度测量系统中的应用。两种测量方法的结果表明:单狭缝法测量的结果更接近于模拟计算值,可有效避免子束团之间的重叠,适用范围更广。实验结果表明:在240 pC电荷量情况下,合肥光源高亮度注入器仍然具有较小的归一化发射度,为（1.840.085） mmmrad。     

Single-bunch emittance dilution in the perfect ILC main linac

In the ILC (International Linear Collider) main linac, low emittance preservation is the most important issue for beam dynamics study. As the main sources of emittance dilution, the dispersive and wakefield effects were studied in this paper. The theoretical calculations and numerical simulations of these two effects on single-bunch emittance dilution, without any misalignment errors, are presented in detail.     

用修正三梯度法测量束流发射度

 介绍了修正三梯度法的原理和利用该方法测量发射度的实验装置。编写了基于束包络方程的数值拟合程序，并进行了模拟计算。用修正三梯度法对3.5MeV注入器出口处脉冲电子束的发射度做了时间分辨的测量。结果表明，当空间电荷力不可忽略时，该注入器输出的电子束脉冲期间中间部分束的发射度为1 040π·mm·mrad。     

Single-bunch emittance dilution in the perfect ILC main linac

In the ILC(International Linear Collider)main linac, low emittance preservation is the most important issue for beam dynamics study. As the main sources of emittance dilution, the dispersive and wakefield effects were studied in this paper. The theoretical calculations and numerical simulations of these two effects on single-bunch emittance dilution, without any misalignment errors, are presented in detail.