CSR电子冷却系统强流电子束包络的振荡特性

 HIRFL CSR的电子冷却系统是采用强流电子束对重离子束进行冷却。在冷却段漂移管区，由于强流电子束自身的空间电荷场和螺线管磁场的作用，使得电子束的包络发生振荡。通过求解电子束的横向包络方程，研究了强流电子束包络随电子束参数和螺线管聚焦磁场的变化关系。计算结果表明：对于不同的电子束能量和磁场，电子束包络的振荡频率也不相同；在相同的条件下，磁场越强，电子束包络振荡幅度越小，电子束能量越大，其包络的振荡频率也越快。     

储存环光速调管自由电子激光的电子束密度调制

在文[1]讨论了电子束能量调制的前提下,讨论电子束在光速调管中色散段的密度调制,以及诸多因素对密度调制的影响。给出了色散段设计参数的选择原则,并讨论了电子束主要参数的限制。最后结合合肥同步辐射环的参数给出了一组储存环紫外波段自由电子激光中密度调制的参考数据。     

低速度零散会切电子枪的设计和数值仿真

根据拉格朗日方程对电子在平滑会切磁场中的径向波动与速度零散的关系进行讨论。运用Matlab,Magic软件相互结合的方法设计电子枪结构和磁场。用Matlab程序模拟单电子在给定电场、磁场中的运动,分析了单电子径向速度对零散的影响,并优化磁场分布。设计的磁场可以有效地减小单电子束径向速度,降低电子束速度零散。用Magic软件对电流为1 A、能量为30 keV的电子束在优化磁场中的运动进行仿真,得到的电子束速度比约为2,速度零散小于2.5%,轴向速度零散小于8.5%。     

储存环光速调管自由电子激光的电子束能量调制

对光速调管中的能量调制过程以及影响电子束能量调制的因素，作了详细的计算和分析．其方法和结果对实际的储存环自由电子激光的设计具有参考价值 关键词：     

导电栅网对相对论速调管中电子束的约束作用

介绍利用导电栅网约束相对论速调管(RKA)中强流电子束的理论分析及实验结果.用近似的空间电荷场分布分析导电栅网约束实心电子束稳定传输时的电子运动情况，讨论束流稳定传输的条件；并介绍在一台直线感应加速器上利用导电栅网约束未调制强流束(约400kV，2.5kA)长距离(约60cm)传输的实验结果，同时给出利用导电栅网约束RKA中调制电子束的实验结果.理论分析及实验研究表明，导电栅网对实心束的约束作用对电子束能量相对不敏感；导电栅网可有效地用于RKA中取代磁场系统约束强流相对论电子束.     

无碰撞等离子体中电子束流不稳定性的时空演化

强激光在冕区等离子体中传播到临界面附近生成相对论电子和相对论电子束流在随后较长一段稠密等离子体区的能量传输是快点火中的关键问题。对快点火条件下的激光等离子体参数，临界面附近产生的前向快电子电流往往超过阿尔芬极限电流，必须在稠密等离子体中产生中和回流，快电子流才能在稠密等离子体中向前输运。横向电磁不稳定性（类Weibel不稳定性，WI）和纵向静电双流不稳定性（TSI）很容易在这种电子双流体系中激发，前向电子束会被调制或成丝状结构，同时激发电磁场，粒子部分动能会转化为电磁场能量。不稳定性在非线性饱和后，发生电流丝的合并、磁场重联等过程，部分电磁场能量会再转化为粒子能量，表现为对离子体的横向加热。Weibel不稳定性的作用可能形成围绕传播电子束的磁通道，对快电子的定向和准直传播是重要的。TSI激发的纵向静电场对磁场通道会有明显的调制甚至破坏作用，直接影响高能电子流从激光吸收区到燃料压缩区的准直传播。     

激光驱动强流电子束产生和控制

在惯性约束聚变(ICF)电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性能、适应上万CPU核规模的并行粒子模拟程序,并开展了大规模数值模拟研究,探索了强流电子束的产生机制和输运规律。回顾了近几年来快点火研究团队围绕强流电子束产生和控制开展的研究,介绍了导致束流品质差的两大物理原因:预等离子体效应和束流不稳定性磁场的随机散射。针对这两个物理原因,提出了四种提高强流电子束品质的方法:(1)双层金锥靶减弱预等离子体的负面效应;(2)输运丝产生环向磁场准直强流电子束;(3)外加磁场导引强流电子束提高耦合效率;(4)抑制束流不稳定性以降低随机磁场对电子束流的散射。     

电子束在弯曲螺线管中的运动

 为研究HIRFL-CSR电子冷却装置中电子束穿过电子冷却装置中弯曲螺线管后电子横向能量的变化,用POISSON程序计算出弯曲螺线管的磁场分布,考虑了空间电荷效应,用数值方法模拟计算了电子在弯曲螺线管中的运动情况,得到了电子束横向能量变化最小时磁场各分量与电子束能量和弯曲螺线管几何尺寸之间的关系,并获得了电子束横向能量在束流截面的空间分布。     

一种折叠波导行波管大信号互作用理论

基于速度调制原理,发展得到了一种适用于折叠波导行波管的大信号理论．这个大信号理论将相位进行离散,将电子束根据相位离散为具有不同初始相位的宏粒子,计算每一电子束通道和电磁波通道相重合处电磁波对宏粒子的调制作用和能量交换,从而得到线路波的增长．与粒子模拟结果相比,该大信号程序所预言的输出功率误差在10％以内,饱和长度误差在15％以内．该方法可用于折叠波导行波管的设计计算和分析．     

一种Ku波段高效率低磁场同轴相对论返波管北大核心CSCD

设计了一种工作在Ku波段的低磁场同轴相对论返波管。器件工作在同轴TM01近π模式,采用两段式慢波结构构型,在前后段慢波结构中分别主要进行电子束调制与能量提取,以实现高效率工作。通过设计非对称反射腔,引入电子束预调制,进一步加深电子束调制深度,提高了束波互作用效率。通过调节慢波结构中间漂移段长度,进一步优化器件内部场分布,提取段慢波结构处轴向电场强度得到显著增强,器件工作效率可提升至35%。最终,当磁场强度0.6、二极管电压490V、二极管电流7.5A时,获得1.27GW微波输出,效率约35%,微波频率为14.7GHz。     

光学速调管的自发辐射计算

 光学速调管自发辐射的结果是鉴定其性能的指标之一。根据合肥同步辐射环上采用的光学速调管和实测的磁场数据,计算了单能电子束和具有不同能散度电子束的自发辐射谱及相应的小信号增益谱,结果表明光学速调管的性能是好的。     

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。     

STUDY ON THE MAGNETIC COMPRESSION OF INTENSE RELATIVISTIC ELECTRON BEAMS UNDER A CONVERGING MAGNETIC GUIDE FIELD

The magnetic compression of intense relativistic electron beams under a converging magnetic guide field is studied theoretically and experimentally in this paper. A code to evaluate the compressed-beam transport is set up. Calculations of the beam energy fraction transmitted through magnetic mirror are in good agreement with experimental data.     

电子束在周期场中的稳定性

本文讨论了强流电子束通过周期性静电场和静磁场的稳定性。说明了圆柱形电子束通过简谐电磁场和周期性非简谐场例如锯齿形,矩形,等腰梯形等静电场的稳定和不稳定区域。将各种场的主要不稳定区进行比较,表明锯齿形场的主要不稳定区宽度最小。指出当空间电荷效应不可略去时,电子束在稳定区内并不是无条件稳定而是有条件稳定的。这与空间电荷电流大小以及电子束的振幅有关。     

Effect of the anode-current magnetic field on the motion of electrons in a triode with a virtual cathode

The effect of the anode-current magnetic field on the electron motion in a triode with a virtual cathode is considered. It is shown that the anode-current magnetic field influences the oscillation period and trajectories of electrons. The condition of self-isolation of the electron beam is investigated as a function of the diode parameter. It is shown that the displacement of the beam electrons under the action of the anode-current magnetic field leads to a decrease in the electron phase modulation and an increase in the spread in the electron oscillation amplitude; as a result, the generation efficiency of microwave radiation decreases.     

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。     

A possible interplay between electron beams and magnetic fluxes in the Aharonov–Bohm effect

Most studies on the magnetic Aharonov–Bohm (A–B) effect focus on the action exerted by the magnetic flux on the electron beam, but neglect the back-action exerted by the electron beam on the magnetic flux. This paper focuses on the latter, which is the electromotive force ΔU across the solenoid induced by the time-dependent magnetic field of the electron beam. Based on the backaction analysis, we observe that the magnetic A–B effect arises owing to the interaction energy between the magnetic field of the electron beam and the magnetic field of the solenoid. We also demonstrate that the interpretation attributing the magnetic A–B effect to the vector potential violates the uncertainty principle.     

电子束在相对论返波管振荡器收集极上的能量沉积

在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹;研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明:随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。     

部分屏蔽多极电子鎗聚焦问题

本文对于在有磁场下多阳极电子鎗的电子注聚焦问题进行了理论分析。阴极处磁场可以具有任意屏蔽程度,得到了在加速场内描写电子轨迹的傍轴方程的解析解。在理论分析中,考虑了包括空间电荷效应的情况。     

相对论电子束在磁化等离子体中的能量损失

本文研究了相对论电子束(REB)在磁化等离子体中的能量损失。导出了REB能量损失的一般表达式,并用数值方法分析了能量损失与参量之间的关系。结果表明,在一定的参数范围内,磁场对REB能量损失有极重要的影响。