一种高性能小周期摇摆器

介绍一种高性能小周期摇摆器的设计。采用槽型定位的分离状磁块,实现了磁场的半周期调节,对该摇摆器模型进行的测量表明,当摇摆器的周期λ_w=10mm,磁极间隙δ为5mm时,峰值磁场B_w=0.35T,磁场最大偏差δB_w/B_w<1.25％。     

永磁类直线阵列摇摆器的磁场计算与场形分析

从电磁场基本理论出发，导出了计算永磁体磁场的基本公式，在此基础上得出了二维和三维永磁体直线周期阵列摇摆器的磁场计算公式。对二维摇摆器进行了场形分析，得到了单组元永磁体直线阵列摇摆器磁场的解析表达式。用此表达式给出了六种典型的单元型摇摆器的场形公式。     

磁屏蔽式脉冲电磁铁摇摆器

通常的电磁铁摇摆器,由于相邻磁极间存在的边缘漏磁效应,很难在工作隙中提供足够高的磁感应强度,特别是在大间隙短周期的情况,其应用受到了严重的限制 。本文提出“磁屏蔽式脉冲电磁铁”的新概念,试图寻求一种既廉价又性能优良的摇摆器结构。目前的实验表明,这种磁屏蔽方法可使通常的脉冲电磁铁摇摆器的磁感应强度增大15％以上。     

六层加侧混合型摇摆器磁场的理论计算与数值模拟

 利用文献[1，2]给出的结果，提供了六层加侧混合型摇摆器中永磁体磁场的计算公式和软铁磁场计算的积分方程式。对周期长度lw =1.6cm，磁极间隙g=0.5cm的情况，计算了单向聚焦和双向聚焦两种不同构形的磁场分布，并得到了g /lw =1/3条件下，峰值磁场Bw超过1特斯拉的设计指标。     

电磁铁摇摆器磁场的二维数值计算

本文根据泊松方程用数值计算给出了电磁铁摇摆器的二维磁场分布,定量地讨论了磁极形状、磁隙大小、周期长短和电流大小等因素对峰值磁场强度的影响,重点讨论了如何根据二维磁场分布选择磁极形状才能提高峰值磁场强度和抑制磁饱和的问题。将计算的二维磁场分布和摇摆器磁场的理想波形相比较,可以帮助我们确定进入摇摆器的束流半径应该控制的范围。在对电磁铁摇摆器磁场二维数值计算的基础上,还探讨了适用ATA电子束的PALADIN摇摆器用于ETA电子束带来的结构设计和材料选择等问题。     

双—双绕螺旋线极化摇摆器磁场

本文提出了一种用双-双绕螺旋线圈实现线极化摇摆器磁场的新途径,给出了磁场的理论分析结果。对双-双绕螺旋线圈的磁场进行的实验测量所得结果与理论分析结果基本相符合     

六层加侧混合型摇摆器磁场的理论计算与数值模拟

利用文献［１，２］给出的结果，提供了六层加测混合型摇摆器中永磁体磁场的计算公式和软铁磁场计算的积分方程式．对周期长度λｗ＝１．６ｃｍ，磁极间隙ｇ＝０．５ｃｍ的情况，计算了单向聚焦和双向聚焦两种不同构形的磁场分布，并得到了ｇ／λｗ＝１／３条件下，峰值磁场Ｂｗ超过１特斯拉的设计指标。     

新型高谐波分量摇摆器的研究

分析了提高摇摆器中谐波场分量的方法，提出了一种新型谐波摇摆器Ｕ形谐波摇摆器，并对其参数进行了优化。讨论了在Ｕ形谐波摇摆器中的电子轨迹和自发辐射谱。设计和制作了６个周期的模型以验证理论，并对模型进行了测量。     

一种新的微型摇摆器

研究了一种新的微型摇摆器结构，给出了其场分布的二维解析公式。理研究结果表明：该微型遥摆器的场分布具有很好的正弦特性，在３ｍｍ周期，其峰值磁感应强度可望达到５Ｔ。     

CAEP远红外100 μm FEL自发辐射谱的实验研究

在FEL实验中,电子束通过摇摆器,一方面由于周期性磁场作用,电子束轨迹要周期性的摆动,另一方面还要辐射同FEL辐射波长一致的自发辐射,该辐射谱反映电子束、摇摆器集成后的参数。在CAEP(Institute of China Academic Engineering Physics)远红外100 μm FEL实验中,自发辐射谱通过Ge∶Ga低温探头和远红外100 μm光栅谱仪测量。文章侧重从实际摇摆器磁场分析了远红外100 μm FEL的自发辐射谱。     

MAGNETIC FIELD DISTRIBUTIONS OF A PLANAR PULSE MICROWIGGLER

Magnetic field distributions of a planar pulse microwiggler are studied analytically and numerically. An exact solution of two-dimensional magnetic field is derived in detail,and the formula shows that along the electron axis the field has a variation close enough to a sine wave. Effects of ends of the microwiggler on magnetic field are also investigated with the help of numerical methods.     

超高增益的微型自由电子激光器

我们研究了自由电子激光的增益特征,发现一类具有超高增益的微型自由电子激光器,这类激光器位于远红外谱区,它由具有高质量电子束的射频直线加速器,微型摇摆器和毛细波导管组成。     

A planar electromagnet microwiggler for free electron lasers

The authors have designed and tested an electromagnet planar microwiggler for use in free electron lasers (FELs), constructed of current conductors wound on ferromagnetic cores. A prototype with a period of 1 cm and a gap of 0.5 cm produced a peak field on axis in excess of 4.6 kG, with a linear B/H characteristic to about 3.2 kG. The field of each half-period of the wiggler is independently tunable by adjusting the current delivered to each, thus allowing for precision tuning and/or wiggler tapering. General scaling laws are employed to predict the performance of a geometrically similar design with a period of 5 mm     

折/衍混合远心消色差f-θ物镜系统设计

设计了一个折/衍混合远心消色差f-θ物镜系统.该系统由一片折射/衍射透镜和三片折射透镜组成.入瞳位于系统前焦面,整个系统满足像方远心.与美国专利（专利号：4,925,279）相比较,垂轴色差由2.40 mm降到0.23 mm,降低了一个数量级;对于0°、14°和20°视场,最大垂轴像差分别由260μm、1350μm、2090μm降低到5μm、250μm、318μm,最大场曲分别由8mm、10mm、13 mm降低到0.5 mm、1 mm、6 mm.该物镜不仅可用于彩色激光打印机、激光数码彩扩等多波长的扫描系统,也可用于能量要求较高的扫描系统.在高能量扫描系统中,通过引用折/衍混合远心消色差f-θ物镜,可用小体积工作于多纵模状态的激光器代替大体积单波长的激光器,使整个扫描系统小型化,并且提高了扫描准确度.     

混合型波荡器的3维优化

 以波荡器辐射波和共振电子能及混合型波荡器的解析计算为基础，通过3维磁场的有限元计算，在欧洲光源横向优化基础上，给出了同步辐射和自由电子激光用混合型波荡器纵向优化参数，进而给出了用于DUV FEL混合型波荡器的设计计算参数。加侧位和顶部永磁块后，峰值磁场分别提高到0.722T和0.773T，辅助以1μm量级分辨率的磁间隙调节机械系统，磁场分辨率好于10^-4T量级。     

折/衍混合的红外双视场光学系统设计

为了实现红外双视场光学系统两个视场间的快速切换,同时满足便携式及易安装的需求,设计了一种轻量化的折/衍混合红外双视场光学系统.系统采用折/衍混合和二次成像光学结构,利用光学设计软件对系统进行优化,评价了系统的像质,分析了系统温度补偿问题并给出其温度调焦曲线.系统工作波长为3.7～4.8 μm,能实现120 mm/60 mm两档焦距变换.设计结果表明,冷光阑效率达到100%,在探测器的Nyquist频率33 lp/mm处,轴外视场光学系统的调制传递函数大于0.3,系统光学总长为200 mm.整个系统包括7块透镜,只需移动一片透镜就能完成双视场的转换,结构简单,实现了轻量化和高质量成像.     

Feasibility of a plasma-filled inverse free electron laseraccelerator

A high power millimeter (mm) wave, in the presence of a magnetic wiggler, produces a large longitudinal ponderomotive force that can accelerate electrons. When a plasma of density n~n_cr, where n _cr is critical density, is introduced in the interaction region, the ponderomotive force resonantly drives a plasma wave that accelerates electrons to higher energies. However, propagation of the mm wave requires a guide magnetic field; O-mode requiring less field than the X-mode. The plasma wave in this situation goes over to the upper hybrid (UH) mode. A parabolic plasma density profile with minimum on axis provides guiding for the mm wave as well as the UH wave, the latter being more strongly localized than the former. The UH wave, for typical parameters, can accelerate electrons to several tens of megaelectronvolts     

用于THz源的混合型波荡器数值模拟

波荡器是基于自由电子激光的小型THz源关键器件, 其可调节的周期性磁场结构与两端的光腔配合, 使得穿越的电子束产生带增益的相干辐射, 最终达到THz源所需要的功率. 同纯永磁结构相比, 混合型波荡器通过软铁材料调节由永磁块磁化方向性差异导致的磁场分布误差, 同时可提供更高的场强. 本文针对小型THz源需求, 对混合型波荡器进行了相关物理设计. 在解析方法分析的基础上, 采用OPERA3D/TOSCA有限元分析软件, 对波荡器进行了三维磁场数值模拟和积分场优化. 通过对波荡器端部结构的调整, 优化后模型的一次场积分(导向误差)小于0.01Gs﹒m, 电子轨迹偏移小于0.02mm.     

上海深紫外自由电子激光波荡器的端部磁结构设计

 针对固定间隙的上海深紫外自由电子激光（SDUV-FEL）混合型波荡器的端部,用Radia程序进行了模拟计算。在端部不加任何电磁线圈补偿的情况下,通过减小端部磁铁、磁极的体积和变动端部磁极位置的方法对波荡器磁场进行了优化,优化以后波荡器横向磁场的边缘场强度降到5×10^-4 T（距离端部磁块边缘10 mm处）,边缘场波形没有了明显突起,优化后的横向磁场的一次积分曲线和二次积分曲线都有很大改善,端口处的一次积分值、二次积分值接近于零。     

超轻小型投影式头盔显示系统折-衍混合物镜设计

在一个7片物镜的基础上,设计出一个折射和一个5片镜的折衍混合投影物镜系统,并给出了详细设计过程及性能评价。系统针对33.02 mm(1.3英寸)微显示器设计,视场为56°,出瞳直径为10 mm,出瞳距离为25mm。设计的折射系统和折衍混合系统的镜头直径分别为28 mm和22.4 mm,重量分别只有33 g和11.9 g,且最大畸变分别为3.2%和0.17%,分辨率满足SXGA显示模式。两系统均满足投影式头盔显示器在交互环境、医学可视化训练和数字化个兵等领域的使用要求。