Wiggler磁场聚焦带状电子注

带状电子注在螺线管磁场作用下传输时,易形成Diocotron不稳定性,导致电子注崩溃。采用Wiggler磁场聚焦带状电子注能防止Diocotron不稳定性。研究了Wiggler磁场聚焦带状注的作用机理,得出带状电子注在Wiggler场作用下的包络方程。结合理论分析,使用3维粒子模拟程序对带状电子注的Dioco-tron不稳定性和Wiggler磁场抑制不稳定性分别进行了模拟。研究表明:合适的选择磁场大小和周期能有效抑制Diocotron不稳定性,使得设计带状电子注行波管成为可能。

自由电子激光电磁驻波Wiggler场的研究

对回旋管泵电磁驻波Ｗｉｇｇｌｅｒ场作了描述，运用短波长的电磁波作为Ｗｉｇｇｌｅｒ场可大大地减少对电子束能量的需求。同时，采用ＰＩＣ模拟方法对回旋管泵电磁驻波Ｗｉｇｇｌｅｒ场进行了模拟计算。回旋管运行在短波作用区域，工作在ＴＥ＿１３模式，其工作频率为１３０．３４ＧＨｚ、Ｑ值是５７８５６，并获得了周期和幅值均匀的Ｗｉｇｇｌｅｒ场分布。

上海光源首期Wiggler真空室材料选择及测试

本文对上海同步辐射光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)首期两台扭摆器(Wiggler)真空室研制中材料的选择进行了阐述,在国内首次采用不锈钢真空室内壁镀铜的工艺来减小束流尾场效应,并对SS304镀铜材料相关真空性能进行了测试,为将来加速器设备真空室设计提供了参考。

CHARACTERISTIC STUDY OF A FREE ELECTRON LASER WITH LINEARLY POLARIZED WIGGLER AND RECTANGULAR WAVEGUIDE

The characteristics of coherent radiation produced by a cylindrical electron beam passing through a rectangular waveguide and linearly polarized wiggler are studied. The instability analysis is based on the linearized Vlasov-Maxwell equations for the perturbations about a self-consistent beam equilibrium. The dispersion equation of TMmn mode is deduced and by making use of numerical calculation the radiation frequency and growth rate as a function of electron beam energy and radius, axial magnetic field, wiggler field and wave length are presented and discussed.

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。

多注集成带状注微波管电子光学传输特性研究

带状注在高频率、高功率、大电流密度等方面具有很好的前景,且其平面形的结构对于多注集成来说极具优势。为此该文选取了相对便于多注集成的均匀磁场、Wiggler磁场和周期会切(PCM)磁场,使用微波管模拟器套装的电子光学模拟器对带状电子注的传输特性进行了研究。结果表明:均匀磁场下带状注可以稳定传输最远;随着带状电子注电流密度的增大,相对不易获取的磁场结构依次是PCM磁场(最难获得)、Wiggler磁场和均匀磁场;Wiggler磁场相对而言,是比较便于工程应用,并保证电流密度较大带状电子注可以稳定传输的最好选择。给出了Wiggler磁场3×3多注集成的模拟结果,其电流密度为110 A/cm2,该Wiggler磁场结构的凹槽可以使带状电子注在传输过程中具有一定的聚束效果,对于约束互作用后的电子注将有良好的效果。

一种SASE-FEL用摇摆器机制探讨

利用带电粒子在均匀等离子体中传播时 ,在其后激发的尾波场作为自发辐射自放大自由电子激光(SASE -FEL)的摇摆器 ,称为尾波摇摆器。分析了此摇摆器在工作机制及其相应的周期、场强度 ,根据SASE -FEL理论计算了其增益长度Lg,并和APS的SASE实验参数作了比较。

摇摆场谐波对自由电子激光输出功率的影响

在单粒子理论的基础上,详细考察了摇摆场谐波分量对自由电子激光输出功率(包括基频及其谐波)的影响,给出了完整的模拟方程组,并在摇摆场谐波振幅远小于其基波振幅值的假定下,利用三维WAGFEL程序和毫米波自由电子激光放大器的参数模拟计算了摇摆场谐波对自由电子激光基频输出功率的影响。

磁场误差对自由电子激光器增益的影响

用随机数构造了摇摆器磁场的误差分布．基于CAEPFEL的理论设计，研究了磁场误差对自由电子激光器增益的影响．

自由电子激光器的平面脉冲微型摇摆器磁场误差分析

建立了平面脉冲微型摇摆器磁场分布误差分析的数理模型，采用数值模拟方法，分析计算了微型摇摆器几何尺寸误差对摇摆器磁场分布及电子运动轨迹的影响。

纵向摇摆器磁场中的电子轨道

求解纵向摇摆器磁场加直流磁场中的电子运动方程 ,在直角坐标系中求得电子速度的严格解析解 ,并导出直角坐标和圆柱坐标中电子位置坐标的近似解析解。同时用电子运动模拟计算进行了校验 ,指出近似解析解有较好的准确性。

带状电子注在周期磁场中传输的稳定性

在理论分析的基础上,对带状注在周期磁场中传输的单平面聚焦稳定性进行了数值计算和PIC程序模拟,验证了带状注在周期磁场中长距离传输的稳定性条件,详细分析了聚焦磁场周期长度对束流稳定性的影响,从而表明Wiggler聚焦磁场适于直流电压较高的束流,小周期长度的聚焦结构要求精确的机械制造。为接近真实的情形,设定漂移管和电子注的横向尺寸有限,而聚焦结构无限宽。本文的理论和仿真研究为设计中采用合适的周期聚焦结构,选用合适的设计参数提供了依据。

北京自由电子激光摇摆磁铁场分布测量装置

我们设计加工了一套测量摇摆磁铁整体场分布的测量装置，并对北京自由电子激光（ＢＦＥＬ）摇摆磁铁进行了实际测量，定态测量误差优于１×１０￣（－４），动态测量误差５×１０￣（－４）。

多极超导扭摆器磁体磁场设计

上海光源二期工程建设计划研制一台多极超导扭摆器用于生物医学的X射线成像及治疗。该多极超导扭摆器由21对NbTi超导线圈组成,磁极气隙为22mm,在储存环束流电子能量为3.5GeV时其特征能量为33keV,覆盖的能量范围为20keV到120keV,可用于K边吸收成像、衍射增强成像、相衬成像、CT和微束放射治疗。文中的主要内容为一个具有21个磁极,周期长度为140mm,气隙中心磁感应强度为4.2T的多极超导扭摆器的磁场设计,包括磁极和线圈的参数设计、端部结构和周期磁场的积分场设计,以及简要的超导线圈应力应变分析。

4W2真空内扭摆磁铁耦合腔的有限元研究

采用耦合分析方法,应用 ANSYS软件对4W2真空内扭摆磁铁耦合腔进行热应力耦合分析,并提出一种SOLID70单元与三维表面效应单元SURF22相结合的热辐射分析方法,应用此方法的结果作为应力分析的载荷来实现2种场的耦合。建立了 4W2 真空内扭摆磁铁耦合腔的有限元计算模型。利用有限元计算模型建立耦合腔对 4W2 真空内扭摆磁铁热辐射关系,从而得到更为精确的分析计算结果。

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。

行波磁场摆动器产生自由电子激光的初步研究

在一定放置的线圈中通以正弦交流电时，其附近空间就会产生一个正弦行波磁场，磁场的极距和行波的速度都可以通过输入的频率加以调节。相对论性电子在这种摆动器中的散射波长比较短，而能量因子值可以变，这既有利于向短波长方向发展，又有助于自由电子激光器的小型化。

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。

左右旋双双绕螺旋线线极化摇摆器的磁场分布及束流传输

给出了双双绕螺旋线线极化Wiggler轴线上磁场的积分表达式,以此公式数字模拟此装置端口区的磁场分布,并进行了实验测定,结果表明,端口区磁场峰值突变和对称性均比圆极化好。另一方面,用洛仑兹运动方程,考虑了电子束空间电荷效应,证明此装置对电子束传输有自聚焦能力,给出了电子运动方程,电子束流与Wiggler峰值磁场的关系,数字模拟电子束运动轨迹也表明,此装置能自聚焦传输电子束,有希望应用于线极化自由电子激光实验中。

Electron acceleration in the inverse free electron laser with a helical wiggler by axial magnetic field and ion-channel guiding

Electron acceleration in the inverse free electron laser （IFEL） with a helical wiggler in the presence of ion-channel guiding and axial magnetic field is investigated in this article. The effects of tapering wiggler amplitude and axial magnetic field are calculated for the electron acceleration. In free electron lasers, electron beams lose energy through radiation while in IFEL electron beams gain energy from the laser. The equation of electron motion and the equation of energy exchange between a single electron and electromagnetic waves are derived and then solved numerically using the fourth order Runge-Kutta method. The tapering effects of a wiggler magnetic field on electron acceleration are investigated and the results show that the electron acceleration increases in the case of a tapered wiggler magnetic field with a proper taper constant.