驻波腔内电子运动过程的解析分析

考虑了加速电场的高次谐波的影响，解析地分析了电子在驻波腔内的运动过程，给出了电场分布，与数值模拟计算的电场分布比较吻合。讨论了高次谐波对电子束横向运动的影响，利用此解析解可选择高亮度注入器腔的最优电场分布。并得出射频驻波腔内电子束在β趋于１时射频场效应趋于零的结论。     

C波段磁绝缘线振荡器开放腔高频特性分析

 建立了C波段磁绝缘线振荡器开放腔模型,通过监测宽带激励源的响应计算出开放腔的谐振频率和有载品质因数。用时域有限差分法计算了不同的径向位置一个周期内的径向电场随纵向距离的变化。计算表明：0~4.1 cm区电场很小但不为零;4.1~11.5 cm区域电场呈现驻波特性;在11.5~20 cm区域电场分布比较复杂,表现两个性质,一是驻波场过渡到行波场,二是从周期性加载圆柱谐振腔的TM00模过渡到同轴线的TEM模;在20~36.85 cm区域电场每经过1/4周期向右传播1/4波长,表现出行波特性。由此根据该计算结果将开放腔中的场从左到右分成4个区：截止区、驻波区、过渡区和行波区。最后根据定义计算了开放腔的固有品质因数和有载品质因数。     

驻波加速管中的电子反轰现象

在以半腔为首腔的边耦合驻波加速管中观察到了电子反轰现象,由于电子反轰的结果,导致电于枪发射电流非正常增长。本文从纵向运动方程出发,用相轨道方法分析了驻波加速管中的电子反轰运动,并计算了不同电场分布、不同电场幅值及不同注入电压对电子反轰的影响。     

医用电子直线加速器驻波加速原理

 带电粒子加速器是用人工方法借助不同形态的电场,将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量的电磁装置。电子直线加速器是利用微波电场加速电子,使其具有直线运动轨道的加速装置。尽管20世纪60年代后期驻波电子直线加速器发展迅速,但其原理并不新颖。早在20世纪40年代中期,不少研究小组在研究行波电子直线加速器的同时,就已利用驻波电场加速电子。电子直线加速器有两种可供选择的工作方式,即行波工作方式和驻波工作方式。     

全介质镜微腔的结构设计与发光特性的模拟

设计了4种不同介质镜结构的全介质镜λ微腔,并模拟研究了腔内有机发光层的发光特性。结果表明,DBR结构的不同会导致腔镜反射相移的变化,从而最终改变了器件的透射光谱、腔内驻波电场分布、PL光谱峰值位置和强度等参数。只有合理的器件结构设计才能使腔内的发光得到有效的增强。对称偶数层DBR构成的λ腔可以使谐振峰位置的PL光谱峰值强度增加59倍。     

三腔谐振腔渡越时间效应的小信号分析

 以小信号条件下入射相位为φ0的单个电子在驻波电场中的运动为基础,研究了电子束在三腔谐振腔π模驻波场中的渡越时间效应,导出了三腔谐振腔的电子负载电导的表达式,讨论了三腔谐振腔中束波能量交换情况。     

Hybrid聚束器的场分布测量与调配

Hybrid聚束器是一种同时包含驻波和行波电磁场的新型聚束器。为对其电场分布进行测量,针对此种复杂电场分布的特点,基于非谐振微扰原理,研制了一套能够灵活简便操作、具有较高精度的场分布测量平台,并使用该平台对Hybrid聚束器进行了场分布测量和调配。最终,经过多次测量与调配,Hybrid聚束器的实际冷测微波性能与模拟计算结果符合较好,轴向电场幅值平坦度显著提高,各加速单元间的腔间相移明显改善,使其满足设计要求。     

多腔谐振腔中渡越时间效应的线性理论

 以小信号条件下入射相位为φ0的单个电子在驻波电场中的运动为基础,研究了电子束在多腔谐振腔 π 模驻波场中的渡越时间效应,导出了多腔谐振腔的电子负载电导的表达式,讨论了腔数N对渡越时间效应的影响。     

静电加速管中强流空间电荷效应的研究

 对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的加速管中的空间电荷效应作了5点假设，建立了物理模型。对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响，以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析，得到了束内径向电位分布。结果表明：束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化，并在轴上达到最小值；而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化；空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落，而且对束流有发散作用，特别是在电子速度较低时更为明显。在考虑了空间电荷效应后，强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端，与弱流加速管相比，强流加速管的电场变化要大得多。     

20MW速调管调制器研制

3～8gm自由电子激光（FEL）实验系统主要由光阴极注入器、RF驻波加速腔、磁脉冲压缩、永磁摇摆器、光纤谐振腔和单一微波源系统组成。主要工作过程是：由光阴极产生微脉冲电流为30-50A的电子束团进入RF驻波加速腔加速到30MeV，再经磁脉冲压缩，得到更高微脉冲电流的电子束团，然后该束团进入摇摆器和光学谐振腔得到FEL增益放大。     

用于自由电子激光的S波段J型波导馈电加速管

随着波导式耦合行波加速管设计梯度的日益提高,为了防止加速管输入耦合器电场的横向动量在束流通过加速器耦合器时引起束流品质的下降,侧壁开有两个对称耦合孔的对称双馈圆柱腔获得了广泛的应用。研制的S波段J型波导馈电加速管即为双馈圆柱腔中的一种,研制样管在老练平台上老练时的最高加速梯度达到30 MV/m。然而因为四极场的存在,开有两个耦合孔的圆柱耦合腔内,仍然会引起轴向电场的幅度和相位在横向的梯度,从而使束流发射度变差。在理论上对J型波导馈电的跑道式耦合腔进行了研究,通过与圆柱腔进行比对模拟计算,证明跑道式耦合器可以很好地改善轴向电场在横向平面内非近轴区域沿圆周的场强一致性,从而减小四极场的影响。重要的是,J型波导馈电跑道式耦合腔的机械加工、测试比圆柱腔更加容易实现,是未来双馈加速器发展的一个理想方向。     

用于气体激光器的双T及行波微波谐振放电腔

提出并分析了两种用于微波泵浦气体激光器的微波谐振放电腔结构，一是双Ｔ谐振腔，一是行波共振腔。其特点是共振增强微波电场的场强和消除微波输入端的反射。特别是行波共振腔，由于消除了驻波状态，可以获得非常均匀的放电，这对改善激光器性能是非常重要的。     

介质壁加速腔加速结构优化

为了在介质壁加速器中增大轴向加速电场, 提高加速梯度的同时抑制径向电场对束包络的扩张, 提出了在每个加速电极上添加金属栅网结构。采用基于粒子云网格方法的电磁粒子模拟软件对不加栅网与添加栅网的电极结构进行了数值仿真, 分析了不同结构下加速管道中的电场分布和束包络变化。通过实验对比了两种不同结构下经过相同的加速长度获得的粒子能量。结果表明:添加金属栅网结构相对于不加栅网的金属小孔式结构, 轴向加速电场强度提高20%, 同时径向电场得到有效抑制;栅网结构下, 被加速的粒子束在自由漂移空间中的径向发散基本得到抑制;在相同的加速长度下加速H3+粒子, 栅网结构得到的能量增益提高了一倍。     

1.3GHz新结构超导实用单胞腔物理设计

报道了一个新设计的单胞腔,其表面电场峰值与加速梯度之比值E_p/E_acc小于1.8.把它做为9胞腔的半端胞时,其中间胞π模的E_p/E_acc可以低到2.024,胞-胞间耦合系数k可高达1.95%.并用阻带模型计算了单胞腔的高次模特性;阐述了超导驻波腔腔形的概念、腔几何参数定义、腔胞和束管设计原则、加速模和高次模计算方法,并讨论了程序计算的可靠性条件.     

纳秒脉冲电压同轴电场下有机玻璃和尼龙的闪络特性

 利用基于SOS的SPG200高压脉冲功率装置研究了有机玻璃(PMMA)和尼龙1010在变压器油中的闪络特性。研究结果表明：闪络电压随内电极直径增加近似指数增加，随闪络距离延长近似线性增加，相应的击穿时延也近似线性增加。受实验条件的影响，有机玻璃和尼龙1010的闪络性能略有差异。同轴径向电场降落集中在内电极表面附近一定径向距离内，同轴电场下的闪络电压主要由内电极表面电场与径向电场分布的均匀程度决定。增加内电极直径和延长闪络距离都可以提高闪络电压，而增加内电极直径的效果更显著。     

纳秒脉冲电压同轴电场下有机玻璃和尼龙的闪络特性

利用基于SOS的SPG200高压脉冲功率装置研究了有机玻璃(PMMA)和尼龙1010在变压器油中的闪络特性。研究结果表明:闪络电压随内电极直径增加近似指数增加，随闪络距离延长近似线性增加，相应的击穿时延也近似线性增加。受实验条件的影响，有机玻璃和尼龙1010的闪络性能略有差异。同轴径向电场降落集中在内电极表面附近一定径向距离内，同轴电场下的闪络电压主要由内电极表面电场与径向电场分布的均匀程度决定。增加内电极直径和延长闪络距离都可以提高闪络电压，而增加内电极直径的效果更显著。     

光学驻波腔实验系统的设计与实现

以实现腔单模运转为目的，设计了腔长连续可调的光学驻波腔实验系统.为帮助学生更好地理解纵模共振机制和横模模式匹配方法，掌握驻波腔调节的过程，系统采用开放式设计.通过测量驻波由共焦腔变为近共心腔条件下的腔透射谱，探究分析了驻波腔自由光谱区、腔模线宽和精细度等参量随腔长的变化规律，并分析了腔镜的透射损耗对实验结果的影响.     

高频热声驻波发动机性能的实验研究

热声驻波发动机由于内禀的不可逆性而热效率较低,但其系统结构简单和可靠性高的优点使其仍具有一定的应用前景。目前,对高频驻波系统研究较少,搭建了一台高频热声驻波发动机,研究了板叠和谐振管对系统的重要作用,另外,初步探讨了系统热腔内的温度演化过程和稳定振荡时的温度分布特性,这对高频热声驻波发动机实验和数值研究具有指导意义。     

利用场分布计算单腔微波参量

介绍了利用加速管的场分布计算单腔微波参量的一种方法. 在已知耦合腔链各本征模式的谐振频率和电场分布的条件下，可以通过回路方程组求出耦合腔链的单腔频率和腔间耦合系数. 这种方法给加速管设计和调谐带来了很大帮助，在加速腔数目较多或者结构非均匀的条件下尤为有效.     

电子在激光驻波场中运动产生的太赫兹及X射线辐射研究

采用单电子模型和经典辐射理论分别对低能和高能电子在线偏振激光驻波场中的运动和辐射过程进行了研究. 结果表明: 垂直于激光电场方向入射的低速电子在激光驻波场中随着光强的增大, 逐渐从一维近周期运动演变为二维折叠运动, 并产生强的微米量级波长的太赫兹辐射; 高能电子垂直或者平行于激光电场方向入射到激光驻波场中, 都会产生波长在几个纳米的高频辐射; 低能电子与激光驻波场作用中, 激光强度影响着电子的运动形式、辐射频率以及辐射强度; 高能电子入射时, 激光强度影响了电子高频辐射的强度, 电子初始能量影响着辐射的频率; 电子能量越高, 产生的辐射频率越大. 研究表明可以由激光加速电子的方式得到不同能量的电子束, 并利用电子束在激光驻波场的辐射使之成为太赫兹和X射线波段的小型辐射源. 研究结果可以为实验研究和利用激光驻波场中的电子辐射提供依据.