赝火花脉冲电子束的特征

基于电场递增效应理论,讨论了多极板赝火花脉冲电子束的特征.通过电子束对固体变色片和金属靶的轰击,对赝火花电子束的不稳定性、细丝效应和自箍缩效应等现象做了研究和分析.The characteristics of pulsed electron beam generated by multiplate pseudospark chamber (MPC) on the basis of field escalation effects have been described in this paper. The phenomena such as instability, filament effect, and self-pinch effect of pseudospark electron beam were studied and analyzedby the bombardment of solid evident films and metal targets.     

高功率强流密度低发射度高亮度赝火花电子束产生

由修改了的脉冲线加速器驱动的、高功率(200kV)、高电流密度、低发射度、高亮度赝火花放电电子束在15pa氮气中产生。束流强度2.2kA,脉宽400ns,束径1mm的电子束从阳极口射出,可在中性氮电离通道中传输20cm。在阳极下游5cm处,电子束相继打穿紧密粘贴在一起的酸敏纸和0.05mm厚的铜箔,分别留下0.6mm和0.3mm的穿孔。依据箍缩平衡条件算出该处的高能电子束的归一化发射度和亮度分别是23πmm mrad和8×10¹⁰A/(m²rad²)。对同一酸敏纸连续轰击10次给出1.6mm穿孔表明它具有好的重复性。观察工作60枪后的放电室发现,各种电极和绝缘子表面几乎未见任何破坏性烧蚀痕迹。实验证明,赝火花电子束的束质量比冷阴极电子束的束质量要好得多。 关键词：     

强流短脉冲电子束束斑实时测量

为了快速获得直线感应加速器电子束束剖面信息以便能加速加速器的调试，研制了一套基于切伦科夫辐射的束斑测量装置，如图1所示。切伦科夫辐射体采用φ80，厚度0．5mm的石英玻璃。石英玻璃背面经过磨砂处理，安装在真空传动装置上，可以随传动杆上下移动和左右转动。切伦科夫光经滤光片和焦距为25mm的佳能TV-16镜头成像在CCD摄像头上。由摄像头拍摄的图像信号经CA-MPE-1000F(H)型黑白图像采集卡读入计算机进行处理。图象采集卡具有外触发接口。通过从注入器控制系统的同步机中输出同步信号，经过单稳态电路，对采集卡进行外触发。     

轫致辐射中电子束焦斑漂移现象的抑制

电子束焦斑偏离轴线中心的现象严重影响器件辐射效应实验的效率。介绍了一种简单有效的抑制电子束焦斑偏心的方法,研制了一种小尺寸不锈钢阴极,比较了不锈钢阴极和传统环形天鹅绒阴极在"强光一号"装置上的实验结果。实验结果表明对于小尺寸不锈钢阴极,最大辐射剂量位于靶面中心的概率为67%,位于35mm圆圈内的概率为100%。相比传统环形天鹅绒阴极(最大剂量落于中心位置的概率约20%,有60%以上概率偏离中心2~3cm)的实验统计数据,焦斑的偏心现象得到明显的抑制。     

轫致辐射中电子束焦斑漂移现象的抑制

电子束焦斑偏离轴线中心的现象严重影响器件辐射效应实验的效率。介绍了一种简单有效的抑制电子束焦斑偏心的方法,研制了一种小尺寸不锈钢阴极,比较了不锈钢阴极和传统环形天鹅绒阴极在强光一号装置上的实验结果。实验结果表明对于小尺寸不锈钢阴极,最大辐射剂量位于靶面中心的概率为67%,位于f35 mm圆圈内的概率为100%。相比传统环形天鹅绒阴极(最大剂量落于中心位置的概率约20%,有60%以上概率偏离中心2~3 cm)的实验统计数据,焦斑的偏心现象得到明显的抑制。     

强流短脉冲电子束束斑实时测量

介绍了一套基于切伦科夫辐射的用于强流短脉冲电子束束斑实时测量的装置。切伦科夫辐射体采用厚度为0.5mm、直径为80mm的石英玻璃,背面经过磨砂处理,安装在磁密封真空传动装置上,可以随传动杆上下左右转动。切伦科夫光经滤光片后由CCD相机进行接收,图像信号经CA MPE 1000F(H)型黑白图像采集卡读入计算机进行处理。报告了在中国工程物理研究院流体物理研究所的12MeV LIA和2MeV注入器上进行的束斑测量实验结果。     

离化靶中多脉冲强流电子束的不稳定性

多脉冲强流电子束轰击轫致辐射靶,在靶面形成等离子体层,将对后续电子束脉冲的稳定性产生影响。从基本等离子理论出发,利用成熟的等离子体粒子模拟程序计算在不同等离子条件下电子束流的稳定性。模拟显示在无外场情况下,当等离子体与电子束的密度比小于1时,能量20 MeV、束流强度2.5 kA、焦斑1.5 mm的电子束出现腊肠不稳定性,但相对靶面焦点区而言,束流稳定;当密度比在1~100时,箍缩不稳定性能够改善电子束的聚焦;当密度比在100~1000时,扭曲不稳定性起主导作用,靶面焦点区电子束流仍然稳定;当密度比大于1000后,成丝不稳定性破坏束流,电子束无法在靶面聚焦。     

离化靶中多脉冲强流电子束的不稳定性

多脉冲强流电子束轰击轫致辐射靶,在靶面形成等离子体层,将对后续电子束脉冲的稳定性产生影响。从基本等离子理论出发,利用成熟的等离子体粒子模拟程序计算在不同等离子条件下电子束流的稳定性。模拟显示在无外场情况下,当等离子体与电子束的密度比小于1时,能量20 MeV、束流强度2.5 kA、焦斑1.5 mm的电子束出现腊肠不稳定性,但相对靶面焦点区而言,束流稳定;当密度比在1~100时,箍缩不稳定性能够改善电子束的聚焦;当密度比在100~1000时,扭曲不稳定性起主导作用,靶面焦点区电子束流仍然稳定;当密度比大于1000后,成丝不稳定性破坏束流,电子束无法在靶面聚焦。     

纳秒强流脉冲电子束强化金属表面的研究

利用多极板赝火花放电装置产生的高功率脉冲电子束对不同类型的钢, 如45#, 65Mn, T8, 9Cr18和GCr15等进行轰击, 研究其在金属材料表面改性中的应用. 样品表面的显微硬度和耐腐蚀性测试结果以及扫描电子显微镜(SEM)的观察分析表明, 经电子束轰击后, 这些材料在结构、组织和性能上发生了明显的变化, 轰击中心区域的显微硬度和耐蚀性明显提高. 基于一维热传导方程对材料表面的冷却速率进行了估算, 对电子束与金属材料的作用过程进行了理论分析. 结果表明, 高功率密度脉冲电子束与金属材料相互作用, 表面冷却速率高达1. 2×1012 ℃/s, 使材料表面局部瞬间达到熔化, 产生骤热急冷过程. High power density electron beams generated by multiplate pseudospark discharge chamber, have been used to bombard various kinds of steel targets such as 45#, 65Mn, T8, 9Cr18, GCr15, etc, and studyits applications for modification of metal surface. The microhardness and corrosive resistance property have been measured and the morphology was obtained by using SEM analysis. The results showed that the surface properties and structure of the matevials bom barded have been modified; in the bombarded center area, the microhardness as well as corrosive resistance property was improved obviously. The interactions befween the electron beam and metal materials were theoretically considered and discussed on the basis of simple calculation with one dimensional thermal transfer equation. It showed that the cooling rate of metal surface with 1.2×1012 ℃/s was so high that caused the metal surface instant melted, and abrupt cooled.     

HL-1装置脉冲送气的数值研究

本文采用一维等离子体输运模型,研究了脉冲送气对HL-1装置等离子体的影响。脉冲送气使等离子体密度提高1—2倍,能量约束时间增长50％,离子温度也有所提高;脉冲送气过程中,等离子体边缘迅速冷却,电流通道收缩,中心区域电子温度平直化。     

MC55低阻抗强流脉冲电子加速器研制

介绍了MC55低阻抗强流脉冲电子加速器的结构及主要技术参数,给出了加速器的初步调试结果。该加速器由Marx发生器、10Ω水介质单筒形成线、高压自击穿气体开关、水介质传输线和真空二极管组成。经过初步调试,该加速器可以产生电压500 kV,电流50 kA,脉冲宽度50 ns的强流电子束。目前MC55加速器已应用于同轴虚阴极振荡器高功率微波源的实验研究。     

MC55低阻抗强流脉冲电子加速器研制

介绍了MC55低阻抗强流脉冲电子加速器的结构及主要技术参数,给出了加速器的初步调试结果。该加速器由Marx发生器、10 Ω水介质单筒形成线、高压自击穿气体开关、水介质传输线和真空二极管组成。经过初步调试,该加速器可以产生电压500 kV,电流50 kA,脉冲宽度50 ns的强流电子束。目前MC55加速器已应用于同轴虚阴极振荡器高功率微波源的实验研究。     

TEM study of ion implanted GaAs after pulsed electron beam annealing

Abstract

(001) GaAs single crystals were implanted with 150 keV Cr⁺ ions using a dose of 5 × 10¹⁵ ions cm^?2. The amorphized surface layers were subjected to pulsed electron beam annealing at energy densities in the range 0–1.3 J cm^?2. A detailed TEM investigation of the damaged and annealed surface layer was conducted. These observations were correlated with backscattering results.     

An improvement of high voltage power supply for pseudospark discharge

An analysis of the high voltage power supply removing the Pulse Forming Line (PFL) is presented in this paper. This is an important improvement to make a desktop free electron laser with about one meter length instead of an original device length of 5.5 meters and to realize other applications of the new beam source of pseudospark discharge at high voltage of 200kV and a current of 2kA.     

Influence of spatiotemporal coupling on the capture-and-acceleration-scenario vacuum electron acceleration by ultrashort pulsed laser beam

This paper investigates the properties of the ultrashort pulsed beam aimed to the capture-and-acceleration-scenario (CAS) vacuum electron acceleration. The result shows that the spatiotemporal distribution of the phase velocity, the longitudinal component of the electric field and the acceleration quality factor are qualitatively similar to that of the continuous-wave Gaussian beam, and are slightly influenced by the spatiotemporal coupling of the ultrashort pulsed beam. When the pulse is compressed to an ultrashort one in which the pulse duration T_FWHM <5T₀, the variation of the maximum net energy gain due to the carrier-envelope phase is a crucial disadvantage in the CAS acceleration process.     

一种强流脉冲电子束入射角等效计算方法

对电子束能量沉积剖面的变化规律进行了解释,给出了由能量损失函数和能量沉积效率函数之积表示的定性的能量沉积函数表达式。在此基础上,给出了一种关于能量沉积剖面的电子束等效入射角计算方法,分析了方法所带来的影响和适用的范围,采用蒙特卡罗方法对等效结果进行了验证。证明该方法优于入射角的算术平均,尤其在靶材浅层与混合束符合较好。     

一种强流脉冲电子束入射角等效计算方法

对电子束能量沉积剖面的变化规律进行了解释,给出了由能量损失函数和能量沉积效率函数之积表示的定性的能量沉积函数表达式。在此基础上,给出了一种关于能量沉积剖面的电子束等效入射角计算方法,分析了方法所带来的影响和适用的范围,采用蒙特卡罗方法对等效结果进行了验证。证明该方法优于入射角的算术平均,尤其在靶材浅层与混合束符合较好。     

PED沉积La-Sr-Cu-O薄膜表面的有序纳米结构

采用脉冲电子束沉积(PED)技术在Si(100)衬底上生长La_Sr_Cu_O薄膜，在750℃生长温度下获得具有有序纳米结构的表面形貌.采用聚集离子束(FIB)技术对获得的纳米结构进行表征，结果表明，这种有序的纳米结构是由于Si衬底和La_Sr_Cu_O薄膜之间的热膨胀系数和晶格的 失配引起的纳米裂纹.在这些纳米裂纹处，La_Sr_Cu_O成核生长获得独立的纳米线.通过控制 这种有序的纳米结构的生长，这种有序的纳米结构可以用来构造弱连接形成的器件. 关键词： 脉冲电子束沉积 La_Sr_Cu_O薄膜 纳米结构     

Surface modification of pure titanium by pulsed electron beam

The microstructure, hardness and corrosion resistance of commercially pure Ti treated by low energy high current pulsed electron beam (LEHCPEB) have been investigated. The thin near-surface melted layer rapidly solidified into β and subsequently transformed into ultrafine α′ martensite. This has led to a drastic improvement of the corrosion properties and a significant increase (more than 60%) in hardness of the top surface.