天鹅绒阴极产生的双脉冲强流相对论电子束特性实验研究

在时间分辨的模式下, 实验研究了天鹅绒阴极产生的双脉冲相对论强流电子束的束心运动、束包络和束的发射度. 在实验中, 电子束流强度和电子束心运动用电阻环进行测试, 而电子束和石英玻璃的相互作用产生的契仑科夫辐射用来给出电子束包络和发射度信息. 电子束和石英玻璃作用产生的契仑科夫辐射用1台8幅分幅相机记录. 实验结果表明, 天鹅绒阴极产生的相对论强流双脉冲电子束在束流大小、束心运动轨迹、束包络及束发射度等方面具有较好的一致性.     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

在直线加速器中，始终存在束流质心轴、束流传输管道几何轴、束流聚焦传输磁场磁轴等三轴不一致问题。当束轴与磁轴存在夹角，而且束流脉冲（平顶）期间存在能量差别时，将引起束心的Corkscrew运动。斜入射的束流在轴向磁场中传输时，由于束流脉冲（平顶）期间不可避免的能量差别，导致不同时刻的束片质心螺旋运动的相位不同，在束流到达同一个位置时，不同时刻束片的质心在同一个考察点具有不同的横向位置。束心Corkscrew运动会造成很多不良后果。针对束心Corkscrew运动造成束流积分发射度的增长情况开展数值模拟研究，为采取相应的抑制措施提供参考和依据。     

电子束心的横向运动：Corkscrew

电子束心的横向运动：Ｃｏｒｋｓｃｒｅｗ施将君，李献文（中物院流体物理所，成都５２３信箱，６１０００３）摘要由于轴向引导磁场的存在，直线感应加速器中当束轴与磁轴有夹角时，束心要发生磁回旋运动。当电子束存在能散度时，束心的磁回旋运动演变成束心的ｃｏｒｋｓ...     

电荷运动轨迹方程解法的讨论

文章讨论了在库仑有心力作用下点电荷二维运动轨迹方程的不同解法：比耐方程法、Runge-Lenz矢量法以及速度积分法.比耐方程法是利用比耐公式求解微分方程,得出点电荷的运动轨迹;Runge-Lenz矢量法和速度积分法都是从点电荷的动力学方程出发,利用矢量积分得出一个常矢量,并应用该矢量分析得出点电荷的轨迹方程.3种方法得到的轨迹方程是一致的.计算表明,库仑有心力作用下的点电荷的二维运动轨迹为圆锥曲线,并分析了不同初始条件下圆锥曲线的类型.     

脉冲磁体中的热效应

本文第一次建立了在一个正弦型脉冲通过磁体期间考虑热效应时的瞬态电流方程.计算出热效应引起电流峰值的减小,指出在脉冲时间大于10ms、磁场强度小于1MG的脉冲磁体中,热效应不是影响获得高强脉冲磁场的主要因素,只要解决磁体受力问题,目前的场值还可以大幅度提高;并指出磁体的起始电阻是影响场值的敏感因素. 理论计算第一次给出了在一个脉冲期间,通过磁体的电流与时间关系,及磁体材料的电阻和温度随时间的变化.     

GSI收集环二极磁体稳定性分析

收集环二极磁体在探测反质子和离子加速器装置中有着重要的作用.在本文中,通过对收集环二极磁体的绝热理论分析,得出其稳定性参数与运行电流之间的关系.另外运用Miils方程计算得出失超后收集环二极磁体内导体温度与时间的对应关系.     

强流直线感应加速器束流智能调谐系统设计

 介绍了正在研究设计的调谐强流电子束束心轨迹的计算机智能系统。根据目前正在设计建造的 “神龙一号”加速器束流输运环境，为抑制束心螺旋运动，适应束输运磁场元件无散热装置，调谐过程中应尽量减少实验次数，智能调谐方法主要采用数值模拟和计算机克隆调谐和人工调谐相结合。以束心轨迹的数值模拟为基础，对束心位置调谐过程中的核心部分二极场调谐磁元件的调谐特性曲线进行了数值模拟，并与实验获得的调谐特性曲线进行了比较。获得了数值模拟和实验的初步结果。     

高温超导线圈在大电流下稳定性的数值仿真

在电力应用中,超导磁体可能会因为线圈工作于过流状态而失超,也可能会因为交流损耗而导致失超.为此,我们模拟了一个磁体在大电流过载下的稳定性情况.我们使用了一个建立在热传导方程和麦克斯韦方程基础上的差分数值计算方法来得出磁体内部的温度分布.我们对各种不同的电流冲击情况进行了考察,我们的模型可以使磁体设计者在实际制作之前能够估计一个比较安全的操作电流水平,有着广泛的实用价值.     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

 根据Corkscrew运动的特征,建立了束心Corkscrew运动及其对束流发射度的影响的理论模型,并进行了数值计算,揭示了束心Corkscrew运动造成束流积分发射度增长的一般规律,分析了有关参数对积分发射度的影响。计算结果显示,束心Corkscrew运动是叠加在束心平均偏轴上的一种横向运动,同时也是一种色散效应。虽然束心Corkscrew运动与束心平均偏轴具有很多相同的激励因素,但二者具有截然不同的机理。束流的能散度和初始入射角是Corkscrew运动的两个基本因素,而传输磁场、线圈磁轴倾斜及线圈安装方式对Corkscrew运动的幅度和频率构成较大的影响,并引起束流发射度的增长。只要存在初始入射角、初始入射偏轴或线圈磁轴倾斜中的任何一种因素,就会出现束心偏轴。在数值分析的基础上,针对减小束心Corkscrew运动和束轴的偏心提出了相应的抑制措施。     

光耦合理论及其在通信元器件中的应用

运用矩阵光学中变换矩阵的理论,并以重叠面积积分的方法为基础,推导出了普遍适用于计算光在光通信元器件中光耦合效率的理论公式,可通过设置边界条件计算单模光纤、扩束光纤、半导体激光二极管以及光波导等不同光学元器件之间的耦合效率。导出了计算单模光纤之间和单模光纤与扩束光纤之间存在横向偏移、轴向偏移时的耦合效率理论通用公式。阐述了扩束光纤的制作方法及光在扩束光纤中的传播,并根据所推导耦合效率理论公式计算结果与单模光纤间和单模光纤与扩束光纤间的耦合实验数据进行了比较。     

Effects of machine errors on the ILC main linac

For a practical linac, the beam property is affected seriously by any machine imperfections. In this paper, the effects of several main errors in the ILC main linac, such as quadrupole misalignment, magnet strength error and cavity misalignment, were studied by a theoretical method. The tolerance for each error was also obtained. Comparison with the numerical simulation result is made and the agreement is quite good.     

Effects of machine errors on the ILC main linac

For a practical linac, the beam property is affected seriously by any machine imperfections. In this paper, the effects of several main errors in the ILC main linac, such as quadrupole misalignment, magnet strength error and cavity misalignment, were studied by a theoretical method. The tolerance for each error was also obtained. Comparison with the numerical simulation result is made and the agreement is quite good.     

强流直线感应加速器中束流质心横向运动初步计算

 “神龙一号”强流脉冲加速器由72个直线感应加速腔和18个用于测试和真空泵接口的多功能腔组成。直线感应加速器的研制建造中磁轴对中偏差和聚焦磁场的自然偏差所引起的束流质心偏移轨道中心是不可避免的，由于束脉冲期间存在能散，使束流产生Corkscrew运动,导致束流品质变坏。而束脉冲期间的能散只能减小到一定水平，因此必需采取一定的措施抑制Corkscrew幅度的增长。在加速器的安装阶段，脉冲悬丝技术被应用于准直加速段聚焦磁场，并在磁轴准直测试的同时对磁场固有倾斜偏差进行初步校正。根据脉冲悬丝测试所得实验数据，采用传输矩阵法对加速段束质心轨迹进行了初步估计，计算中考虑了各加速腔聚焦磁场的倾斜和偏移误差。给出了计算结果和分析。     

Studies of closed orbit correction and slow orbit feedback for the SSRF storage ring

Details of the active ways to suppress Closed Orbit Distortion (COD), including bending magnet sorting and survey and alignment of the magnets, are discussed based on the studies of affections to the COD by the bending magnet field error and the misalignment of quadrupoles. The closed orbit correction and the Slow Orbit Feed Back (SOFB) system for the SSRF storage ring are presented in this paper. With these available methods, better results were obtained during the commissioning period with 3 GeV beam energy.     

Studies of closed orbit correction and slow orbit feedback for the SSRF storage ring

Details of the active ways to suppress Closed Orbit Distortion （COD）, including bending magnet sorting and survey and alignment of the magnets, are discussed based on the studies of affections to the COD by the bending magnet field error and the misalignment of quadrupoles. The closed orbit correction and the Slow Orbit Feed Back （SOFB） system for the SSRF storage ring are presented in this paper. With these available methods, better results were obtained during the commissioning period with 3 GeV beam energy.     

北京正负电子对撞机试验束描迹仪的应用

 试验束能提供不同种类、一定动量的单粒子束流。用三个多丝正比室做探测器，采用阴极感应电荷重心读出的方法，由单个多丝室对粒子击中点的二维坐标进行定位，粒子在三个室平面上的二维坐标经拟合后精确地描绘出北京正负电子对撞机试验束单粒子束流的径迹及入射方向。对阴极感应电荷重心读出的理论、实现方法及数据处理做了详细论述，并给出了实验结果。     

直线感应加速器输运磁场遗传算法优化

以直线感应加速器（LIA）匹配磁场设计和束线调谐为背景,提出解决强流相对论电子束长距离、小波动、多元件磁约束的输运优化问题的数值优化办法,建立基于遗传算法的优化程序。结合束质心轨迹及束包络耦合模型,设计描述束传输半径波动大小的评价函数,采用励磁元件馈入电流为优化对象,解决LIA磁场配置组合爆炸优化问题。计算结果表明:优化程序可依据不同的初始束流,有针对性地快速给出一组符合束输运要求的励磁电流配置。研究成果为在建的LIA装置束线调谐提供一种重要的数值分析工具。     

涡旋光束与相位全息光栅不对准时的衍射特性研究

研究了涡旋光束与相位全息光栅不对准时衍射光束的解析特性.利用理论推导的方法得出涡旋光束经相位全息光栅接收后一阶衍射光束的解析表达式.然后通过仿真分析分别得出在发生正常对准、横向偏移、角向倾斜及横向偏移和角向倾斜两者同时出现时衍射光束的质心偏移特性和中心强度变化特性.研究表明: 拉盖尔-高斯光束经相位全息光栅衍射后得到的光场表达式为合流超几何函数形式.光束与相位全息光栅间的不对准会引起衍射光束质心的偏移,而且光束质心的偏移量随入射光束偏移距离和偏离角的增加而增加,与入射光束的偏移方向和方位角无关.角向倾斜时 关键词： 拉盖尔-高斯光束 相位全息光栅 横向偏移 角向倾斜     

Variation of the speckle contrast in a graded-index fibre by misalignment of the incident beam

The speckle pattern observed at the output end of a multimode fibre is closely related to the modal noise. In this paper, the average contrast of the speckle pattern is studied as a function of the radial position in the output end plane for three kinds of misalignment of the incident beam, i.e. defocusing, axial misalignment and angular misalignment. It is found that a variation of the speckle contrast is very sensitive to all kinds of misalignment of the incident beam and that its varying form strongly depends on the kind of misalignment of the incident beam. The speckle contrast at the centre of the output end plane is also examined as a function of the magnitude of misalignment. It is found that the contrast increases from a minimum value in the correct alignment to a certain saturated value with an increase of misalignment.     

扩束准直光学系统中光学元件失调对高斯光束传输变换的影响分析

基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式, 以高斯光束为激光束模型,推导了激光光束通过失调扩束准直光学系统的传输公式,分析了光学元件失调对扩束准直光学系统输出光束传输特性的影响,并在此基础上进行了仿真。实验结果表明,高斯光束通过失调扩束准直光学系统时,出射光束变为偏心高斯光束,光学元件失调程度越大,输出光束越偏离光轴,光束质量越差。在同样的失调下,长焦距光学元件对输出光束影响更大,因此在激光扩束准直光学系统中,调整长焦距光学元件更为重要。