电子束在弯曲螺线管中的运动

为研究HIRFL-CSR电子冷却装置中电子束穿过电子冷却装置中弯曲螺线管后电子横向能量的变化,用POISSON程序计算出弯曲螺线管的磁场分布,考虑了空间电荷效应,用数值方法模拟计算了电子在弯曲螺线管中的运动情况,得到了电子束横向能量变化最小时磁场各分量与电子束能量和弯曲螺线管几何尺寸之间的关系,并获得了电子束横向能量在束流截面的空间分布。     

螺线管磁场缺陷对电子束横向温度的影响

分析了直螺线管磁场缺陷的来源,考虑了电子束的空间电荷作用,采用数值方法模拟计算了磁场缺陷对电子束横向温度的影响 ,获得了电子冷却装置中直螺线管磁场的均匀性要求.结果表明,当相对磁场缺陷小于1× 1 0-3时 ,影响可以被忽略.In order to obtain the tolerance requirement for the magnetic field homogeneity of the solenoids in electron cooling device, the source of the magnetic imperfection and its influence on the transverse temperature of electron beam were investigated by means of numerical simulation, and taking the space charge effect of electron beam into account. The calculated result shows that the influence of the imperfection of magnetic field will be negligible when the relative magnetic field...     

HIRFL—CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发，分析并推出了ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ电子冷却装置上的横向电子束温度，并得到了一些重要结论。     

有限长螺线管磁场的全场分布

采用数值计算的方法给出了不同径向与轴向比的有限长螺线管磁场的全场数值解,借助DigitalMicrographTM软件给出L∶R =1,L∶R =2,L∶R =4三幅典型轴向与径向比的有限长螺线管磁场的全场分布图像.对不同径向与轴向比的有限长螺线管磁场均匀性的变化规律做了详细分析.     

HIRFL–CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发,分析并推出了HIRFL-CSR电子冷却装置上的横向电子束温度,并得到了一些重要结论.     

HIRFL－CSR电子冷却装置上的横向电子束温度

从磁场中单电子的轨道运动方程出发，分析并推出了ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ电子冷却装置上的横向电子束温度，并得到了一些重要结论．     

有限尺寸矩形截面螺线管轴向分量磁场的理论及模拟计算研究

在多层多匝矩形截面螺线管轴向分量磁场解析表达式难以求得的情况下,利用单匝矩形线圈及单层多匝矩形截面螺线管轴向分量磁场的解析表达式,采用切片求和的方法,求得了可用于软件编程的矩形截面螺线管轴向分量磁场分布的表达式,并编写了相应的Matlab计算程序.最终,利用所编写的计算程序,对各类小型加速器中应用较多的束流轨道校正磁铁轴向分量磁场的分布进行了计算,并与三维静态电磁场计算软件CST EM Studio的模拟结果进行了对比,两者符合较好.     

强流电子束产生和传输的数值模拟

本文采用SLAC-226程序计算了1.5MV强流电子束在二极管内的加速过程以及出阳极后的传输过程。高亮度二极管的设计是高效率自由电子激光的关键技术之一。本工作的目的就是通过1.5MV注入器的数值模拟,为寻找优化的二极管结构设计提供一种有效的数值方法。程序考虑了外加电磁场和电子束自身空间电荷和自生磁场效应。我们讨论了外加磁场的各种构形以及它们对束流品质的影响,计算结果与国外EBQ程序计算结果和实验结果进行了比较,证明本工作的结果是可靠的。SLAC-226程序可以为直线感应加速器的设计提供参考数据。     

电子冷却

本文概述电子冷却原理及其国际现状.This paper briefly describes the principle of electron cooling and the current status.     

电子束的绝热展开

考虑空间电荷效应,用数值方法模拟计算了电子束绝热展开过程.当初始磁感应强度与最终磁感应强度之比为K时,电子束横向温度由初始值Ti降低Ti/K.研究了不同能量、不同流强的电子束达到预期的绝热展开倍数所需的最低磁感应强度.     

Phase velocity of a transverse electric wave propagating in a magnetized electron beam

In this paper three-dimentional simulations are carried out to the phase velocity of a transverse electric wave which propagates in a relativistic electron beam magnetized by a wiggler field and an axial guide magnetic field. Results show that the phase velocities are quite different from each other as the axial guide magnetic field changes its direction.     

HIRFL-CSR电子冷却系统空心电子束性能研究

电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关。由于强流电子束自身产生的空间电荷场,使得电子束的速度离散,增加了电子束温度,降低了冷却效率。为了减小空间电荷效应,HIRFL CSR的电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却。通过分析实心电子束和空心电子束的空间电荷场,研究了其对电子束速度和温度的影响。     

准矩形截面强流相对论带状电子束的传输

提出利用准矩形截面带状电子束传输强电流.相对于目前广泛采用的椭圆形截面带状电子束,在大横纵比,即电子束的宽度(横向)远大于厚度(纵向)的情况下,其厚度沿横向更加均匀,利用冷阴极爆炸发射容易产生.该电子束利于高功率微波发生器中腔体模式的控制和束波作用效率的提高,如果利用模块化的结构还可使阴极及聚焦磁铁在宽度上的扩展更加容易.首先给出了准矩形截面带状电子束空间电荷场的典型分布,然后根据该分布和束匹配的方法对相互独立的周期会切磁铁和边聚焦磁铁分别进行了设计.其中边聚焦磁铁的磁化方向与以往的纵向不同,为横向磁化,其激励的边聚焦磁场在电子束宽边的边缘附近的梯度更大,有利于横向的束匹配.最后根据理论分析的结果进行了粒子模拟.结果表明,300keV,3kA的准矩形截面强流相对论带状电子束可以在0.163T的周期会切磁场和0.064T的横向磁化边聚焦磁场中稳定传输,电流传输效率大于98%.     

HIRFL-CSR电子冷却系统空心电子束性能研究

 电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关。由于强流电子束自身产生的空间电荷场,使得电子束的速度离散,增加了电子束温度,降低了冷却效率。为了减小空间电荷效应,HIRFL CSR的电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却。通过分析实心电子束和空心电子束的空间电荷场,研究了其对电子束速度和温度的影响。     

大回旋cusp电子注数值模拟

新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cusp电子枪设计中的影响因素进行探讨。设计出一支低速度零散、高速度比、低纹波,适用于高次谐波的高功率(54 kV, 2.7 A)cusp电子枪。     

低引导磁场下环形强流电子束产生实验研究

针对基于SOS脉冲功率源S-5N的输出特点,利用PIC数值模拟软件,为S-5N设计了能够工作在低引导磁场条件下的无箔二极管系统,并在S-5N脉冲功率源上进行了低引导磁场环形强流电子束产生的实验研究。在引导磁场为0.5 T条件下,无箔二极管电流输出波形近似为梯形波,脉冲上升沿约9 ns,平顶部分约26 ns,二极管电压420 kV,电流2.7 kA,束斑平均半径约16 mm,具有良好的均匀性。     

矩形栅慢波系统的高频特性分析

对于矩形栅这一经典的慢波结构，采用场匹配法来分析其慢波特性，进而得到其耦合阻抗。其中对槽区内的场处理，保留其高次项，表示为一无限本征驻波之和的形式。然后通过数值实例具体分析了矩形栅的两种典型结构:浅槽栅和深槽栅。当增大槽深后，色散增强，系统通带变窄，同时耦合阻抗有明显增大，工作点移向前向波区，适合用在放大器的慢波结构上。     

电子束泵浦氩中高能电子分布的理论计算

改进了文献中报导的Boltzmann基本方程。与Boltzmann基本方程相比,改进后的Boltzmann方程更全面地描述了电子与基态氩原子碰撞的物理过程,并能计算出整个能量区间的电子分布。利用Boltzmann基本方程和改进的Boltzmann方程,对电子束泵浦氩中能量大于氩原子第一激发态能量(11.56eV)的高能电子分布函数进行了理论计算。计算中,选取了电子碰撞氩的微分电离截面和激发截面的解析表达式。对计算所得的稳态电子分布函数以及达到稳态分布所需的特征时间进行了分析和讨论。