Corkscrew振荡引起的发射度增长

用解析方法来确定由二种因素引起的Corkscrew振荡所造成的归一发射度增长的表达式。这二种因素是电子束的非理想注入以及聚焦磁场相对于系统轴的随机偏斜。     

电荷束团横向非均匀密度分布引起的发射度增长

直线加速器中电荷束团的非线性效应是导致束流发射度增长的一个重要原因。本文给出了直线加速器中几种常见的横向非均匀电荷密度分布的有限长空间电荷束团所具有的非线性自场能,得到了由束团非均匀电荷密度分布引起的发射度增长。     

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。     

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。     

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。     

粒子束团状态对测量束流发射度及能量的影响

为了验证国产质子注入器的参数是否满足需求,注入器团队设计了束流测量系统用于测量国产质子直线注入器束流的流强、发射度、能量以及能散等关键指标。此测量系统包含了采用变聚焦法测量发散度、采用分析磁铁测量束流能量和能散的主要功能。利用束流输运线设计软件Tracewin(版本2.11.4.1)进行了系统束线的物理设计,对束测系统测量质子束流的发散度和能量的精度进行了模拟计算。由于经过RFQ-(APF)DTL加速后的粒子束团为“拖尾”的非理想粒子束团,需要针对非理想束团对束测系统测量发射度和能量产生的影响进行分析。通过对模拟计算结果的分析,发现相对于测量理想粒子束团的结果非理想粒子束团对束测系统测量发射度精度影响较大;非理想粒子束团对束测系统测量能量精度影响较小。     

LIA注入器发射度增长机理研究及其抑制措施

闪光X光照相是强流直线感应加速器（LIA）目前最重要的应用之一。为了获得更小的焦斑尺寸以达到精密照相的目的，减小LIA的发射度成为主要的技术途径之一，因此首先要求作为LIA束源的注入器能提供低发射度的带电粒子束。本文从非线性作用力导致束剖面电流密度分布变化的角度对注入器发射度的演变进行研究，根据研究揭示的规律提出相应的抑制发射度增长的措施。     

射频腔光阴极注入器发射度研究

在激光驱动的光阴极注入器产生的高亮度电子束中,空间电荷引起发射度的增长。分析了射频腔中引起发射度增长的因素以及解决这个问题的办法——在射频腔的阴极附近加一个螺旋聚焦磁场进行补偿,也给出了补偿后电子束的发射度并和数值模拟结果进行比较,实验测试表明,所得结果比较符合。     

射频腔光阴极注入器发射度研究

 在激光驱动的光阴极注入器产生的高亮度电子束中，空间电荷引起发射度的增长。分析了射频腔中引起发射度增长的因素以及解决这个问题的办法——在射频腔的阴极附近加一个螺旋聚焦磁场进行补偿，也给出了补偿后电子束的发射度并和数值模拟结果进行比较，实验测试表明，所得结果比较符合。     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一.根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法,推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式,并给出数值计算结果.讨论了由非线性所引起发射度增长.     

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...     

束流均方根发射度和边缘发射度

本文从n维相空间超椭球界面方程的一般形式出发,导出了联系均方根发射度和边缘发射度等参量之间的关系式,并据此就多种情况作了实例计算。     

直线感应加速器加速间隙对发射度的影响

文中用解析方法计算了直线感应加速器加速间隙对发射度的影响。考虑了存在轴向引导磁场,加速电场,束流分裂以及多个加速间隙的作用。这种解析方法也适用于射频直线加速器的情形。     

“三剖面”法对HIRFL束流发射度的测量

通过三个多丝剖面监测器测量漂移空间三点处的束流剖面,对HIRFL加速器横向束流发射度(_(12)C~(+6)束)进行了测量。文章给出了测量综合结果,并着重计算分析了“三剖面”法发射度测量中,三个探测器之间的距离、测量区间束腰的位置和束腰的大小对测量误差的影响,最后给出了测量最佳条件。     

脉冲电子束发射度在线测量

本文介绍了一台用于脉冲电子束发射度在线测量装置的设计与调试,叙述了在线测试技术的物理基础及数据的自动获取与处理过程,在EPA-74脉冲加速器上用于无引导场FEL实验中束流发射度的测量,得到0.3～0.7mm rad的非归一化发射度。本装置也将用于SG-1FEL装置的束流发射度的测量。     

10MeV LIA强流电子束的聚焦

 研究了10MeV直线感应加速器（LIA）的输出束在螺线管透镜作用下的聚焦特性。通过解非线性电子轨迹方程获得实验所需的磁场范围，并解析分析空间电荷效应、发射度、透镜球面像差和色散像差对最小焦斑直径的限制，同时，对束质心螺旋运动影响束聚焦的情况亦做了较为详细的分析。实验结果表明：在合适的螺线管聚焦磁场下，可获得直径≤6mm的电子束焦斑，与理论分析结果基本一致。     

10MeV LIA强流电子束的聚焦

研究了10MeV直线感应加速器（LIA）的输出束在螺线管透镜作用下的聚焦特性。通过解非线性电子轨迹方程获得实验所需的磁场范围,并解析分析空间电荷效应、发射度、透镜球面像差和色散像差对最小焦斑直径的限制,同时,对束质心螺旋运动影响束聚焦的情况亦做了较为详细的分析。实验结果表明：在合适的螺线管聚焦磁场下,可获得直径≤6mm的电子束焦斑,与理论分析结果基本一致。     

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。