利用相干渡越辐射测量电子束团长度的分析与计算

利用相干渡越辐射(CTR)测量短和超短电子束团长度是国际上束测领域新发展的频域测量技术.文中理论分析和数值计算了北京自由电子激光装置的皮秒级的射频电子束团序列产生的CTR,当辐射波长在长于束长(4ps)时,渡越辐射发生相干增强效应;与非相干渡越辐射相比,当λ≥2πσz时,增强的倍数约等于束团中粒子的数目(10⁸);CTR从亚毫米波到毫米波段呈宽带连续谱特性;渡越辐射能量主要集中在轴线附近,宏脉冲辐射能量高达几毫焦.设计采用偏振型束团长度测量系统,利用CTR自相关技术,实验测量该束团序列的纵向长度,并藉助傅里叶变换光谱法,推求束团电子分布.     

用条纹相机测量BEPC的束团长度

在北京正负电子对撞机(BEPC)中,正负电子束团的长度及其拉伸是束流性能重要指标之一,它直接影响到物理实验的效率,对BEPC的改进和性能进一步提高也起着关键的作用.由于用条纹相机测束团长度,具有精度高,且直观的特点,因此,近年来条纹相机在加速器束团测量领域得到了广泛的应用.本文将介绍用条纹相机测量BEPC储存环束团长度的原理、方法、系统配置、误差分析及一些典型的测量结果.     

相干衍射辐射在超短电子束团长度测量中的应用

利用相干衍射辐射(CDR)光学自相关技术在线无阻拦频域测量超短电子束团的长度是当前国际束测领域的研究热点. 文中分析和数值计算了利用上海应用物理研究所(SINAP)飞秒电子束装置提供的超短电子束团产生的宽带连续强CDR，介绍了超短电子束团长度测量的实验原理和装置示意，并研究了分束器对束团长度测量的影响. 结果表明，该束团可直接用于产生覆盖远红外至毫米波段的宽带连续强CDR；辐射能量主要集中在轴线附近，宏脉冲辐射能量可达毫焦耳量级；利用光学自相关技术研制的远红外Michelson干涉仪和Golay探测仪组成束团长度测量系统，通过实验测量CDR干涉图FWHM可近似求得超短束团长度；干涉图籍助傅立叶变换光谱法，可推算求得束团电子密度分布的信息.     

倍频腔法测BEPCⅡ直线加速器的束团长度

 阐述了利用倍频腔束团长度监测器测量北京正负电子对撞机二期工程电子直线加速器束团长度的原理,通过两个月的测试和数据采集,测得的束团长度集中在1.4~2.0 mm之间,与理论值1.5 mm基本相符。根据不同时刻的记录,基频腔峰值电压与束流流强探测器BCT3所测流强值近似成正比关系;当大幅改变预聚束器和聚束器参数而束流流强不变时,反映聚束质量的五倍频腔信号也随之大幅改变,而反映流强信号的基频腔信号则变化不大,这些试验结果与理论分析完全一致。     

联合在束γ装置的实验测量

构成联合在束γ实验装置的四套带有对称型和六套带有非对称型BGO康变顿抑制的高纯锗探测器装置,已分别在北京中国原子能科学研究院和兰州中国科学院近代物理研究所完成研制测试.用该联合装置最近进行了首批在束实验.本文着重对实验装置、实验测量的一般情况以及康普顿抑制性能做了讨论.对BGO¹²¹Cs测到的25/2⁺是目前Cs各同位至少中带头为9/2⁺(lg9/2质子空穴态),ΔJ=1级联中自旋最高的能级.     

神龙一号加速器束参数测量

文章全面介绍了在神龙一号直线感应加速器的研制过程中, 发展的一系列束参数测量手段. 光测方面, 介绍了利用光学渡越辐射和切伦柯夫辐射测量束剖面、发射度、能散度的工作; 电测方面, 介绍了利用电阻环、磁探针、纽扣电极方法测量束位置和强度, 以及利用返磁回路方法测量束流均方根半径的工作. 这些工作极大地提高了束流测量的水平.     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发展, 高能量正负电子对撞机, X射线自由电子激光器, 先进的同步光源等, 都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团. 于是, 亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术, 电子束长度的监测是其中的一部分. 电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点, 具有较好的应用前景. 本文介绍该方法的原理, 通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系, 做系统误差分析, 对实际实验有指导意义.     

单谐振腔束团长度监测器的设计与仿真

提出了一种利用单个谐振腔测量直线加速器束团长度的新方法。不同于传统的双谐振腔束团长度监测器,该方法仅需要使用单个谐振腔,省去了用于辅助测量的参考腔,从而简化了装置结构,节省了空间。针对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进行了监测器的物理设计。通过设定同轴探针的插入位置,解决了双模信号互相干扰的问题,利用微扰金属改变调节工作频率,克服了双模难以同时谐振的困难。利用CST软件进行建模和仿真。仿真结果表明,该监测器可实现2～5 ps束团长度的诊断,测量误差小于5%。     

用于频域方法测量超短电子束纵向分布的Kramers-Kronig变换研究

Kramers-Kronig（K-K）变换方法被广泛地应用于频域测量中还原超短电子束团分布,成为分析电子束团形状、长度等参量的有效工具.研究发现,利用该方法分析电子束参量时,自相干曲线基底的选择、低频损耗与高频截止及插值外推位置的选择,对束团参量有重要的影响.以清华大学加速器实验平台采用相干渡越辐射测试束团长度为例,分析了上述参量的选取对测量结果的影响,讨论了选择K-K变换的关键物理参量的方法.     

利用光学渡越辐射进行强流束诊断

 描述了光学渡越辐射用于束流诊断的理论依据，介绍了利用光学渡越辐射对18MeV，2.7kA的强流脉冲电子束进行诊断的实验方案。在解决了在强流束测量中强背景干扰等问题后，获得了光学渡越辐射的特征图案，据此测量了强流脉冲束的剖面、能量、发散角和发射度。初步的实验结果表明，光学渡越辐射方法是强流束诊断的一种有效手段。     

束团序列发射的相干同步辐射强度数值计算

提出一个新颖的射频电子束团序列在偏转或者摇摆磁场中发射的相干同步辐射相干迭加导致辐射增强的理论模型,并基此分析和计算了利用BFEL装置的3?0MeV射频直线加速器产生的电子束团序列发射的相干辐射增强效应.由讨论可知,不同的束团产生的相干同步辐射之间存在相干性源于束团间的相干性;这种束团间的相干性引起的辐射增强迭加在单个束团产生的相干辐射功率谱上;随着波长的增长,这种辐射增强呈现规则的高速振荡效应;束团间相干性引起的强度增强近似约为宏脉冲内所含束团数的平方.最后提出利用所设计的毫米波Michelson干涉仪检测BFEL装置的电子束团序列的相干性的实验设想.     

皮秒量级电子脉冲宽度测量系统

提出了一种测量皮秒量级电子脉冲宽度的新方法; 并且在二次发射微波电子枪前期研究结果的基础上利用MAFIA等数值模拟程序建立起该测量方法的数值模型进行数值分析, 讨论了其可行性; 并根据本实验室现有条件给出了测量方法的最小分辨, 说明了测量方法的可行性.     

BFEL装置短电子束团相干同步辐射产生理论计算与实验设计

分析和数值计算了利用BFEL装置的30MeV射频直线加速器提供的4ps电子束团产生的宽带连续的强相干同步辐射.由讨论可知,该束团可直接用以产生毫米波段相干同步辐射;通过压缩束团宽度至1ps甚至亚ps,可获得宽带连续(覆盖远红外—毫米波段)的强相干辐射.由于这种辐射位于相干辐射的珍稀或空白区,因而具有极高的应用价值.在该波长范围内,相干辐射功率约为非相干辐射的10⁸—10⁹倍.依赖于所选的波长范围和接收角,辐射功率在几百微瓦至毫瓦量级.最后给出辐射产生和束团测量的实验构想.     

利用拉曼自由电子激光测量目标毫米波散射特性的初步研究

介绍拉曼自由电子激光器应用于目标的毫米波散射特性研究所做的一些探索性工作。自由电子激光器是七十年代中期出现的一种新型强相干辐射源。拉曼自由电子激光输出在毫米波段具有高功率、可调谐等优点。利用自由电子激光辐射高能量和宽频带的特点，研究及材料的毫米波散射特性，开创了新的研究方向和研究途径，具有重大的应用前景。本文在这方面进行了探索性研究，得到了一些初步结果。     

基于X射线的晶圆级器件辐照与辐射效应参数提取设备的设计与实现

基于标准工艺线的设计加固是大规模集成电路抗辐射加固的发展趋势,对微纳米单元器件进行辐射效应参数提取是实现设计加固的前提。为了摒除参数提取过程中封装引入的影响,实现在线参数测试,本文设计了一套晶圆级器件辐照与辐射效应参数提取试验装置,兼备晶圆级器件电离总剂量辐照、器件参数在线测试分析功能,并且具有通用性强、测量范围宽、结构一体化、操作自动化等特点。对设备在50 kV管压下产生的X射线能谱、剂量率、束斑的测量以及对晶圆级MOS器件进行I-V、C-V、低频噪声特性的测试分析结果表明,该设备符合ASTM F1467测试标准,且能满足晶圆级器件辐射效应参数提取要求,可为大规模集成电路抗辐射设计加固提供良好的试验条件。     

基于matlab仿真的薄透镜焦距测定实验研究

薄透镜焦距测定实验中,关于合适实验条件的选择是精确测定焦距的关键环节,利用matlab数值模拟的方法直观的展示了透镜成像规律及实验中各物理量与误差的关系。该结果能够加深学生对实验的理解和把握。     

杨氏实验远场的光谱位移和光谱开关

从部分相干光的传输定律出发，研究了杨氏双缝实验远场的光谱变化。指出杨氏实验中光谱开关在远场也会出现.缝的衍射和光的空间相干性是产生光谱开关的物理原因，增大缝参量ε和源的空间相关度△光谱开关效应越显著。作了详细的数值计算以说明远场光谱位移和光谱开关的特性，并与已有的工作进行了比较。