北京X射线自由电子激光试验装置(BTF)磁压缩器中微束团不稳定性的研究

用数值方法研究了相干同步辐射(CSR)引发的微束团不稳定性. 当电子通过北京X射线自由电子激光实验装置(BTF)的第二个磁压缩段时, CSR调制将使微束团失稳. 这一不稳定性敏感的依赖于微束团twiss参数. 计算了不稳定的参数区.     

磁压缩器中相干同步辐射对束团品质的影响

在进行束团压缩时,相干同步辐射导致束团能量再分配,这会引入一定类型的非线性,目前普遍认为该非线性会导致束团发射度的急剧增加.本文通过模拟计算发现该结论只在一定条件下成立,同时还发现相干同步辐射引入固定类型的非线性,在特定参数下,该非线性能在一定程度上抵消束团原有的非线性,最终可能对束团品质有改善作用.     

高阶压缩的另一种定义

在高阶测不准关系基础上提出了光场高阶压缩的另一个定义。它不同于Ｈｏｎｇ和Ｍａｎｄｅｌ定义的高阶压缩，在本诉定义中高阶压缩的准则是场振斩高阶基础量子涨落。利用它研究了压缩相干态和迭加态的高阶压缩，并与Ｈｏｎｇ与Ｍａｎｄｅｌ的结果作了比较。     

负动量压缩因子磁聚焦结构在τ–粲工厂储存环设计中的应用

研究并提出了一个负动量压缩因子(α_p<0)τ–粲工厂储存环磁聚焦结构.对其束团拉伸的计算表明:在设计流强,束团长度将比自然束长短,束团长度不会拉伸.     

合肥光源逐束团测量和横向束流反馈系统设计

 介绍了在合肥光源开展逐束团测量（横向和纵向）和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz,因此,系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性,而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等,从而将提高机器的运行性能。     

磁压缩对高频稳定性的要求

 曲柄式磁压缩系统是北京大学SASE自由电子激光装置中非常重要的部分,通过其对电子束团的压缩为扭摆器提供高流强、短脉冲的电子束,使电子束在扭摆器内较短的距离实现饱和出光。曲柄式磁压缩需要利用偏离高频峰位的加速相位使得电子束产生能量-位置关联,主要讨论高频相位抖动与能量-位置关联的相互关系,高频相位抖动使得束团的能量-位置关联不同,即束团内电子能量随位置分布不同。进而研究其对磁压缩性能的影响,即能量-位置关联不一样会导致磁压缩得到的束团长度出现涨落。     

光场高阶压缩的非经典性与独立性

本文研究了单模光场态｜ψ>=α｜0>+β｜m>(m>2)的高阶压缩,发现当m为偶数时,该态除了不存在二阶压缩外,任意高阶压缩都存在,且高阶压缩并不与反聚束同时出现,由此我们得到一个结论:高阶压缩是独立于二阶压缩与反聚束效应的又一光场非经典效应。 关键词：     

奇偶q-变形相干态的高阶压缩效应

研究了奇偶q变形相干态中光场的高阶压缩效应.数值计算结果发现,奇偶q变形相干态中光场的高阶压缩效应与参数值q有关,当参数q取偏离1较大的值时,q变形奇偶相干态均可具有奇次方阶压缩效应却无偶次方阶压缩效应,这与通常奇偶相干态的压缩特性是不同的 关键词： 光场 q变形相干态 高阶压缩效应     

相干态的叠加态的量子统计性质

本文研究了相干态的叠加态的量子统计性质.结果表明,相干态的叠加态仅存在奇次幂的高阶压缩效应,而不存在偶次幂的高阶压缩效应.给出了高阶压缩和高阶反聚束效应与叠加系数间的函数关系.高阶压缩要求叠加系数的辐角取值满足cosθ>exp(-2|α|²),而高阶反聚束效应则要求0.5π<θ<1.5π.奇偶相干态的有关结果均作为特例应包含在本文的一般结论之中.     

双模Jaynes-Cummings模型中原子偶极压缩与双模光场压缩间的关联

通过考察双模Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ（Ｊ－Ｃ）模型中原子偶极压缩和双模光场二阶压缩以及原子振幅平方压缩与双模光场高阶压缩随时间的演化规律，研究了原子偶极压缩和双模光场二阶压缩之间的关系，讨论了原子振幅平方压缩与双模光场高阶压缩之间的联系，并探讨了原子偶极压缩与双模光场压缩之间相互转化的特征。     

Laser wakefield acceleration of short electron bunches

The theory of electron acceleration in a plasma wake wave is developed, and the dependence of the main characteristics of accelerated electron bunches on the wakefield parameters is investigated, It is shown that using a prebunching stage, under proper conditions, the final electron density of a compressed and accelerated bunch can exceed the initial electron beam density by orders of magnitude and that longitudinal bunch compression provides quasi-monoenergetic acceleration to high energies, It is demonstrated that, for an initial electron beam radius smaller than the optimal one for efficient beam trapping, the energy spread of the compressed and accelerated electron bunch and its length can be evaluated by using the simple analytical predictions of a one-dimensional (1-D) theory. The obtained analytical results are confirmed by three-dimensional (3-D) numerical modeling     

束团伸长效应的理论研究

 论述了束团伸长效应现有理论的不足和困难。在强流条件下，用统计力学理论解出粒子纵向分布函数，从而将目前关于束团伸长现象的平衡理论和微波不稳定性理论用统一的形式加以描述。并且在理论上证明了束团伸长效应在本质上是多束团效应，指出了窄带阻抗对束团伸长效应的重要贡献。     

L波段强流单束团注入器的束流动力学计算

自由电子激光器要求高亮度、低能散度的电子束注入波荡器(Undulator)。本文叙述提供高亮度电子束的高频电子直线加速器中的注入器部分的设计计算。注入器由L波段(1300MHz)的十二分频和三分频两个谐振腔预聚束器和一个基波频率的变相速聚束器组成。粒子运动方程中考虑了空间电荷效应和束流负载效应。电子枪的注入参数:脉冲宽度T=4ns;电流I=5A;电子的初始动能E_0=100keV;电子束分布为高斯型。参数优化设计结果:单束团宽度小于25ps,峰值电流达400A以上,电子的平均归一化能量>4,束团内的能量差小于200keV。     

单谐振腔束团长度监测器耦合结构设计与仿真

单谐振腔束团长度监测器利用谐振腔内的两个本征模式测量ps量级的电子束团长度,它的关键是如何将两个不同频率的模式互不干扰地耦合提取出来。为解决这个问题,基于低通和带通滤波器的理论,提出了同轴滤波耦合结构和膜片加载波导滤波结构,借助CST微波工作室对滤波器进行建模并仿真得到其S参数。为测试耦合器的应用效果,设计了一套带有该耦合结构的单谐振腔束团长度监测器探头,根据国家同步辐射实验室基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置FELiChEM的束流特点,在CST内对所设计的探头进行束流模拟仿真。仿真结果表明,该耦合器可以实现对特定模式的耦合,并有效降低其它模式的干扰,采用同轴滤波耦合结构和膜片加载波导滤波结构的谐振腔监测器可以实现对FELiChEM装置束团长度的高精度测量,测量误差小于2 %。     

TM020模式谐振腔束团长度监测器的设计与仿真（英）

提出了一种基于高次模式的谐振腔束团长度测量技术,新方法的谐振腔工作于高次本征模式TM0n0。这样的谐振腔拥有更大的腔体半径,从而移除了谐振腔半径必须大于束流管道半径这一原则带来的工作频率限制。为国家同步辐射实验室未来的正电子源设计了一台双腔束团长度监测器,讨论了谐振腔工作频率的选择并推导了束团长度的计算公式,监测器的谐振腔工作于TM020模式,其半径远大于使用TM010模式的传统方法,在CST软件中模拟的结果显示其束团长度测量精度好于7%。     

Fokker-Planck方程与Vlasov方程在模耦合理论研究中的比较

模耦合理论比较成功地解释了微波不稳定性的发生,其理论基础是Vlasov方程.Fokker-Planck方程包含了束团的辐射阻尼效应和量子激发效应,是比较完备地描述粒子运动状态的束团分布方程.比较了Fokker-Planck方程和Vlasov方程在来源、意义和解法方面的关联和不同,同时介绍了一种多项式展开束团耦合模式来求解Fokker-Planck方程的方法,并在静态分布中包含了势阱畸变的效应.     

离子俘获的线性理论及其应用

从线性理论出发,研究了电子束团在储存环里均匀分布和束团串两种情况下离子俘获的条件;在离子系统里引入Twiss参量,推导出电子束团串俘获离子的阈值流强的公式;并以此讨论北京正负电子对撞机(BEPC)在同步辐射专用运行时观察到的电子束流现象,提出采用束团串运行来克服BEPC中的束流寿命下降.     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

 介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明：测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。     

Transition radiation from an extended bunch of charged particles

The spatial distribution of the transition radiation generated by an extended system of charges is studied. The charges sequentially cross the interface at equispaced points. Also, the transition from a spherical bunch with the uniform charge distribution is considered. The radiation patterns produced by the point charge and by the bunch of the charges are shown to differ significantly at certain sizes of the bunch expressed in terms of the wavelength. Charge distributions such that the transition radiation exhibits the properties typical of the Doppler effect or of Vavilov-Cherenkov radiation are found to be possible.