CTF磁压缩器的误差研究

磁压缩器广泛应用在自由电子激光装置中. 电子束团的归一化发射度增长由二极磁铁的高阶分量误差及准直误差引起. 本文描述了CTF (CXFEL Test Facility)的第一个磁压缩器的误差研究.     

光阴极注入器驱动激光器的调试与测量

光阴极注入器可产生高亮度电子源，广泛用于自由电子激光研究中。光阴极注入器包括：驱动激光器、光阴极制备室、光阴极RF腔、高功率微波功率源及测试设备等，其中驱动激光器的性能和工作稳定性是影响实验成功的关键。由于泵浦二极管的性能明显下降，种子光振荡器的输出降低，导致光阴极注人器输出束流降低，为恢复光阴极注入器的性能，更换了激光二极管，将新的激光二极管泵浦模块安装好以后，要对驱动激光系统进行仔细的调试与测量。     

CRRFA-30L波段射频加速器

主要介绍CRRFA-30L波段射频加速器结构和性能，论述了热阴极射频腔注入器、束流加速系统、微波功率源和控制等结构中主要技术及其研究进展，给出了加速器输出束流参数测量与测量结果分析，达到设计应用要求。     

CRRFA-30L波段射频加速器

 主要介绍CRRFA-30L波段射频加速器结构和性能，论述了热阴极射频腔注入器、束流加速系统、微波功率源和控制等结构中主要技术及其研究进展，给出了加速器输出束流参数测量与测量结果分析，达到设计应用要求。     

CRRFA-30L波段射频加速器

主要介绍CRRFA-30L波段射频加速器结构和性能,论述了热阴极射频腔注入器、束流加速系统、微波功率源和控制等结构中主要技术及其研究进展,给出了加速器输出束流参数测量与测量结果分析,达到设计应用要求。     

基于超导直线加速器的XFEL初步方案

基于超导直线加速器的X射线自由电子激光(XFEL)是自由电子激光领域未来发展的一个重要方向。介绍了国际上Euro-XFEL及LCLS-II等超导XFEL装置的设计建造现状。在此基础上提出基于一台7GeV超导直线加速器的超导XFEL初步方案,给出主要设计参数,并讨论实现100~1000GW量级峰值输出功率的技术路线,包括提高峰值流强、采用波荡器磁场渐变技术等。     

基于超导直线加速器的XFEL初步方案

基于超导直线加速器的X射线自由电子激光（XFEL）是自由电子激光领域未来发展的一个重要方向。介绍了国际上Euro-XFEL及LCLS-II等超导XFEL装置的设计建造现状。在此基础上提出基于一台7 GeV超导直线加速器的超导XFEL初步方案,给出主要设计参数,并讨论实现100~1000 GW量级峰值输出功率的技术路线,包括提高峰值流强、采用波荡器磁场渐变技术等。     

20MW速调管调制器研制

3～8gm自由电子激光（FEL）实验系统主要由光阴极注入器、RF驻波加速腔、磁脉冲压缩、永磁摇摆器、光纤谐振腔和单一微波源系统组成。主要工作过程是：由光阴极产生微脉冲电流为30-50A的电子束团进入RF驻波加速腔加速到30MeV，再经磁脉冲压缩，得到更高微脉冲电流的电子束团，然后该束团进入摇摆器和光学谐振腔得到FEL增益放大。     

用于高平均功率FEL的DC-SC光阴极注入器

 为获得用于高平均功率自由电子激光（FEL）的高平均流强电子束，设计了一种新型的DC-SC光阴极注入器。该注入器由皮尔斯直流引出结构、1+1/2超导腔和同轴功率耦合系统组成，可以提供高品质、CW模式或高占空比的电子束。对DC-SC光阴极注入器进行了优化设计和束流动力学研究。模拟和优化结果表明DC-SC光阴极注入器完全可以用于高平均功率自由电子激光。模型腔实验验证了理论模拟的可靠性。     

用于高平均功率FEL的DC-SC光阴极注入器

为获得用于高平均功率自由电子激光（FEL）的高平均流强电子束,设计了一种新型的DC-SC光阴极注入器。该注入器由皮尔斯直流引出结构、1+1/2超导腔和同轴功率耦合系统组成,可以提供高品质、CW模式或高占空比的电子束。对DC-SC光阴极注入器进行了优化设计和束流动力学研究。模拟和优化结果表明DC-SC光阴极注入器完全可以用于高平均功率自由电子激光。模型腔实验验证了理论模拟的可靠性。     

RF腔光阴极注入器中热发射度的测量研究

论文介绍RF腔光阴极注入器中热发射度的测量方法，在注入器中有三个因素影响热发射度的测量，它们是：射频场效应、空间电荷效应和发射度测量误差. 在注入器出口处，电子束发射度由：热发射度、射频场效应引起的发射度增长和空间电荷效应的发射度增长三部分组成. 论文从注入器中发射度增长理论和模拟出发，给出了一个能够消除射频场效应和空间电荷效应的热发射度测量方法.     

中国加速器驱动系统的中能传输线-2设计

中能传输线-2（MEBT2）在中国加速器驱动次临界系统（CADS）1.5 GeV加速器的前端具有非常重要的作用。介绍了MEBT2设计思路和束流动力学分析。MEBT2的设计和模拟均使用多粒子跟踪程序TraceWin完成。给出了可以完成束流传输和匹配的消色散MEBT2设计方案。模拟结果显示:在经过此方案所设计的MEBT2后,束流横向和纵向的发射度分别有5%和13%的增长,在此系统可接受的发射度增长范围内。     

A method to measure the nonlinear force caused emittance growth in a RF photoinjector

Based on the multi-slit method, a new method is introduced to measure the non linear force caused emittance growth in a RF photoinjector. It is possible to reconstruct the phase space of a beam under some conditions by the multi-slit method. Based on the reconstructed phase space, besides the emittance, the emittance growth from the distortion of the phase space can also be measured. The emittance growth results from the effects of nonlinear force acting on electron, which is very important for the high quality beam in a RF photoinjector.     

Design of a capacitive main power coupler for RF superconducting accelerators

An updated main coupler has been designed for the superconducting accelerator of Free Electron Laser (FEL) project under construction in Peking University. A capacitive structure is chosen for the main coupler. Numerical investigation using CST Microwave Studio demonstrates the cold window part. The other nonstandard structures such as holding rods and antenna are also optimized. The coupler uses a 95% purity Al₂O₃ ceramic cold window. The VSWR (Vottage Standing Wave Ratio) is 1.02 at 1.3GHz and the frequency bandwidth is 45MHz with VSWR<1.1. The electric field intensity is 8.5×10^－2kV/mm around the window with 20kW Continuous Wave (CW) transmitted power. The Q_ext is designed variable from 5×10⁶ to 1×10⁷.     

Numerical modeling of thermal loading of diamond crystal in X-ray FEL oscillators

Due to high reflectivity and high resolution of X-ray pulses, diamond is one of the most popular Bragg crystals serving as the reflecting mirror and mono-chromator in the next generation of free electron lasers(FELs).The energy deposition of X-rays will result in thermal heating, and thus lattice expansion of the diamond crystal,which may degrade the performance of X-ray FELs. In this paper, the thermal loading effect of diamond crystal for X-ray FEL oscillators has been systematically studied by combined simulation with Geant4 and ANSYS, and its dependence on the environmental temperature, crystal size, X-ray pulse repetition rate and pulse energy are presented. Our results show that taking the thermal loading effects into account, X-ray FEL oscillators are still robust and promising with an optimized design.     

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。     

用于短波长FEL的光阴极微波电子枪设计研究

高增益、短波长自由电子激光器需要发射度低、峰值电流高的短脉冲电子束流.采用发射度补偿技术,设计了一台S波段、一个半腔体的光阴极微波电子枪以用于建议中的SDUV-FEL装置.POISSON,SUPERFISH和PARMELA程序的计算表明:当微脉冲电量为2nC时,这种设计能产生ε_n,rms=2.3π·mm·mrad、E_k=4.8MeV的电子束流.报道了该枪的设计考虑和模拟结果.     

基于自由电子激光的小型太赫兹源初步设计

介绍了基于自由电子激光的太赫兹源的研究情况, 提出了一种小型自由电子激光太赫兹源设计方案.     

Design of cascading two stages of high gain harmonic generation scheme based on Shanghai deep ultraviolet free electron laser

Cascading stages of high gain harmonic generation free electron laser (FEL) seem to be a feasible way to generate short wavelength radiation. With help of the analytical estimates, we design a two-stage cascading scheme to achieve 131nm DUV radiation on the basis of the Shanghai deep ultraviolet free electron laser test facility. Detailed studies on the FEL performance, the stability and the sensitivity of the output power to parameter variation have been achieved by GENESIS1.3, and design of the lattice structure is presented.     

HIAF电子冷却装置高精度线圈磁轴测量

强流重离子加速器装置（HIAF）将采用电子冷却技术,降低重离子束流的发射度和动量分散,提高核物理及原子物理实验的精度与亮度。电子冷却装置的冷却段磁场均匀度是影响冷却效率的主要参数,HIAF电子冷却装置采用多个独立高精度线圈串联产生纵向磁场的设计,获得极高的冷却段磁场均匀度。本文介绍了一种测量高精度线圈磁轴偏角的装置,采用定位装置测量线圈的几何对称轴,通过旋转霍尔探头测量线圈中心平面上的径向与轴向磁场分布,再根据磁场测量数据计算出线圈磁轴与几何对称轴之间的偏角。实际测量表明该装置的磁轴偏角测量精度达到±0.10 mrad。测量得到的HIAF电子冷却装置冷却段线圈样品的磁轴偏角为（1.28±0.10）mrad,达到设计要求。