太赫兹加速——开启紧凑加速器的新途径

太赫兹电子加速技术是近年来先进加速原理的研究热点和前沿之一,有望为未来高品质加速器的小型化提供新思路。自2015年E. A. Nanni成功完成了太赫兹加速的原理性验证实验后,太赫兹电子枪、太赫兹电子加速、太赫兹束流操控及诊断技术取得了巨大的突破,国内外多家单位都深入开展了太赫兹加速的物理与技术研究,并规划建造基于太赫兹加速技术的紧凑型加速器装置。文章将简述太赫兹电子加速的物理原理、关键技术、研究现状以及其所推动的相关应用研究。     

紧凑型单能伽马射线源

基于高亮度电子束与超短强激光相互作用的逆康普顿散射X/γ射线源具有单色性好、能量可调、偏振可控等特点,在核安全及核安保领域具有广泛的应用前景。清华大学将研制国际上首套能量达MeV的紧凑准单能伽马源装置并开展包括先进辐射成像、基于核共振荧光的物质分析检测等应用工作。给出该光源设计方案,以及针对其关键性能指标进行的优化及光源最终性能指标。目前已完成光源的设计,正在进行部件的加工采购,预计将于2023年启动装置的安装调试工作,于2025年完成项目的调试和验收。     

基于非线性空间电荷振荡效应的电子束序列产生与优化

基于非线性空间电荷振荡效应可以进行超短电子束纵向整形,本文在清华大学汤姆逊散射X射线源平台上,利用此效应对ps间隔超短电子束序列的产生进行了优化研究.实验分别产生了总电荷量约为1 nC的7个和15个微束团,通过控制束流参数优化其聚束因子,并通过改变微波电子枪的发射相位实现了电子束微脉冲间隔从0.5到1.4 ps的调节.电子束序列形成后,由S波段加速管进一步将能量提高到～45 MeV以冻结纵向分布.本文还测量了该电子束相干渡越辐射产生的窄带太赫兹辐射,结果与电子束序列纵向结构预测一致.