基于螺线管扫描法进行电磁叠加场中热发射度测量的仿真分析

在一种猝发高重频的X射线自由电子激光（XFEL）装置中,由于受到光阴极注入器内补偿螺线管与电子枪之间特殊结构的限制,阴极附近电场与磁场为叠加状态。实验中需要对阴极热发射度进行测量,而测量热发射度常用的螺线管扫描法基于几何发射度不变的前提,无法直接应用于电磁场叠加的结构。针对这一问题,考虑到归一化过程可以剔除电场对发射度的影响,基于此,研究归一化相空间中应用的螺线管扫描法,并通过仿真计算与分析,最终证明该方法适用于电磁叠加场中阴极热发射度的测量。     

非线性激光场中量子噪声之间的耦合效应

用二维气体激光模型对量子噪声的实部和虚部存在耦合的激光场进行了理论分析，通过福克－普朗克方程导出了定态激光光场强度和位相的分布函数，算出了定态激光强度和位相的平均值，方差和偏斜度，与量子噪声的两个分量为独立随机变量的激光场相比，噪声间的耦合极大地改变了激光场强度和位相的涨落，并引起了激光场强度与位相之间的耦合。     

合肥电子储存环上新旧高频腔的尾场及耦合阻抗的计算

合肥800MeV电子储存环的二期升级工程正在进行,其中高频腔的改造和加工将要完成,由于原有高频腔存在较多不合理因数,将要被新腔所替换。为了充分估计在将来运行时,高频腔的耦合阻抗对储存高流强的影响,需要对新旧高频腔宽带耦合阻抗进行比较计算。用电磁场计算软件MAFIA对高频腔的耦合阻抗及电子束在此结构中产生的尾场进行了计算,结果说明旧高频腔的耦合阻抗比新高频腔小。     

合肥电子储存环上新旧高频腔的尾场及耦合阻抗的计算

 合肥800MeV电子储存环的二期升级工程正在进行,其中高频腔的改造和加工将要完成,由于原有高频腔存在较多不合理因数,将要被新腔所替换。为了充分估计在将来运行时,高频腔的耦合阻抗对储存高流强的影响,需要对新旧高频腔宽带耦合阻抗进行比较计算。用电磁场计算软件MAFIA对高频腔的耦合阻抗及电子束在此结构中产生的尾场进行了计算,结果说明旧高频腔的耦合阻抗比新高频腔小。     

HIRFL-CSR电子冷却装置高精度螺线管线圈制作及磁场测量

采用特殊工艺制作了HIRFL-CSR电子冷却装置冷却段高精度螺线管线圈,两个产生反向磁场的线圈同轴、平行地放置在特制的测量装置上,高精度霍尔探头位于测量装置中心平面上,探头测量面与测量装置轴线重合,测量单个线圈磁场的横向分量,调节线圈几何轴相对于测量装置轴线的夹角,测得线圈磁轴的偏角小于1×10-3。     

HIRFL-CSR电子冷却装置高精度螺线管线圈制作及磁场测量

 采用特殊工艺制作了HIRFL-CSR电子冷却装置冷却段高精度螺线管线圈,两个产生反向磁场的线圈同轴、平行地放置在特制的测量装置上,高精度霍尔探头位于测量装置中心平面上,探头测量面与测量装置轴线重合,测量单个线圈磁场的横向分量,调节线圈几何轴相对于测量装置轴线的夹角,测得线圈磁轴的偏角小于1×10^-3。     

宽平顶低横向场分量螺线管线圈设计

介绍了非均匀绕线技术和匀场环技术在螺线管线圈设计中的应用。分析表明这两种技术的采用可以减小线圈间隙的磁场波动、屏蔽线圈磁场的横向分量,从而设计出宽平顶低横向场分量的螺线管线圈。针对中国工程物理研究院12 MeV直线感应加速器螺旋管线圈的设计结果表明,非均匀绕线技术可以使线圈间隙处的轴向磁场波动减小约70%,匀场环的采用则能使线圈磁场的横向分量减小96.5%。     

宽平顶低横向场分量螺线管线圈设计

介绍了非均匀绕线技术和匀场环技术在螺线管线圈设计中的应用。分析表明这两种技术的采用可以减小线圈间隙的磁场波动、屏蔽线圈磁场的横向分量,从而设计出宽平顶低横向场分量的螺线管线圈。针对中国工程物理研究院12 MeV直线感应加速器螺旋管线圈的设计结果表明,非均匀绕线技术可以使线圈间隙处的轴向磁场波动减小约70%,匀场环的采用则能使线圈磁场的横向分量减小96.5%。     

HLS Ⅱ干涉法测量储存环横向尺寸与发射度

为了满足合肥光源升级改造后测量小束流尺寸的需求,设计了干涉法测量束团尺寸与发射度系统。简要介绍了在可见光波段利用干涉法测量束团横向尺寸的原理,详细介绍了该系统的光路与软硬件系统和图像处理算法。为了消除CCD的本底噪声对测量的影响,建立了本底噪声图像与束流流强的查找表,最终得到了多束团模式下的在线实验结果。测量得到的水平尺寸为265 m,测量误差为5.78 m; 垂直尺寸为114 m,测量误差为4.89 m。     

HLSⅡ干涉法测量储存环横向尺寸与发射度

为了满足合肥光源升级改造后测量小束流尺寸的需求,设计了干涉法测量束团尺寸与发射度系统。简要介绍了在可见光波段利用干涉法测量束团横向尺寸的原理,详细介绍了该系统的光路与软硬件系统和图像处理算法。为了消除CCD的本底噪声对测量的影响,建立了本底噪声图像与束流流强的查找表,最终得到了多束团模式下的在线实验结果。测量得到的水平尺寸为265μm,测量误差为5.78μm;垂直尺寸为114μm,测量误差为4.89μm。     

有横向耦合的束流系统的匹配问题

分析了不同起始情况的束流通过有横向耦合的束流系统后发射度的变化,给出了束流有效发射度的边界方程式及匹配条件．     

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。     

消毒灭菌用电子直线加速器物理设计

介绍了杀灭邮件中携带炭疽菌用2MeV电子直线加速器的物理设计过程, 其中包括加速结构设计和束流动力学的计算:加速结构基本参数、纵向相运动、能量增长情况以及束流能谱、聚焦线圈设计和束流横向聚焦计算等.该加速装置经过测试各项指标已达到设计要求.     

电荷束团横向非均匀密度分布引起的发射度增长

直线加速器中电荷束团的非线性效应是导致束流发射度增长的一个重要原因。本文给出了直线加速器中几种常见的横向非均匀电荷密度分布的有限长空间电荷束团所具有的非线性自场能,得到了由束团非均匀电荷密度分布引起的发射度增长。     

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。     

通以交变电流的长直螺线管内部磁场和电场的分布

通过求解麦克斯韦方程组，得出通以交变电流的长直螺线管内部的磁场和电场的分布，并讨论解的物理意义。     

HIRFL－CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发，分析并推出了ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ电子冷却装置上的横向电子束温度，并得到了一些重要结论．     

Influence of radial magnetic field on emittance in the median plane at CYCIAE-100

A 75—100 MeV H- compact cyclotron CYCIAE-100 is being constructed at China Institute of Atomic Energy (CIAE). About 200 μA proton beam will be provided by CYCIAE-100. The imperfection of magnetic fields will remarkably affect the acceleration orbit and beam envelope in CYCIAE-100. The effects to the accelerating beam by the imperfection fields, especially the field components Br on the mid-plane will be analyzed in detail with tracking code COMA. Poles misalignment that causes magnetic imperfection will be described in the paper. According to the simulation results, the tolerance of the poles machining and assembly will be illustrated in this paper.