光阴极直流高压电子枪工程设计

根据光阴极直流高压电子枪超高真空和高电压工作特点,采取技术措施,金属腔体采用大通径、短管设计,利用非蒸散型吸气剂(NEG)泵的抽气,封闭储气空间预置排气通道,电极系统增加中间电极,降低系统峰值场强,采用均压环非均匀分布,在绝缘子内表面获得更加均匀的场分布。结果表明,腔体真空度已小于5×10-9 Pa,电压可升至300kV。

光阴极直流高压电子枪束流偏轴发射研究

离子反轰会造成直流高压电子枪内光阴极的量子效率衰减,降低阴极的工作寿命和稳定性,是限制光阴极直流高压电子枪性能的重要因素之一。基于中国工程物理研究院太赫兹自由电子激光(THzFEL)的直流高压电子枪,通过束流动力学模拟和阴极量子效率测量,研究了束流偏轴发射对离子反轰的抑制作用及其应用限制。模拟结果表明:束流偏轴发射时,离子主要轰击阴极的电中心附近,光电发射区域的离子通量较轴上发射时降低约95%;但束流发射度增大约4πmm·mrad,横向运动幅度增加约1倍。通过电子枪运行前后阴极量子效率测量,发现束流偏轴发射时离子反轰引起电中心附近量子效率大面积的衰减,而光电发射区域量子效率损失较小,验证了束流偏轴发射抑制离子反轰的可行性。

FEL-THz电子枪控制系统的设计与实现

介绍了FEL-THz装置中电子枪控制系统的设计与实现过程。利用Microsoft公司发布的Visual C++6.0进行了控制系统软件的开发和设计。实验结果显示,该软件操作简捷,具有良好的人机操作界面,程序实时响应速度快,运行稳定,为电子枪高压老炼以及系统测评提供支持。

砷化镓光阴极直流高压注入器研究进展

主要介绍自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上的砷化镓光阴极直流高压注入器的研究进展,并讨论其驱动未来高重复频率短波长自由电子激光器的差距。通过综合砷化镓阴极寿命的三大影响因素,提出了其工作寿命的定性物理模型;通过该模型对阴极和注入器进行优化,在直流高压电子枪上得到了5mA,32min的连续稳定输出;测量了电子束在4.8mA下归一化发射度约为4.0πmm·mrad,阴极热发射度约为0.6πmm·mrad,电子束本征横向能量约为92meV,250keV电子束在距离阴极90.6cm处纵向均方根长度约为11.5ps。这一束流状态已经基本满足FEL-THz需求。

CAEP太赫兹自由电子激光首次饱和出光

中国工程物理研究院基于超导射频直线加速器的谐振腔型太赫兹自由电子激光(CTFEL)于2017年8月29日16时首次饱和出光,并稳定运行,中心频率2.56THz,谱宽1.9%,宏脉冲平均功率大于5.7 W。

太赫兹自由电子激光的受激饱和实验

中国工程物理研究院基于半导体光阴极高压直流电子枪和超导直线加速器的高平均功率太赫兹自由电子激光达到了受激饱和,并实现了太赫兹光输出频率可调.在1.99,2.41和2.92 THz三个频率点上进行测试,测得太赫兹宏脉冲内平均功率大于10 W,最高达17.9 W.本文介绍了太赫兹自由电子激光装置的主要组成部分及受激饱和实验的结果.

负电子亲和势砷化镓光阴极热发射度测量

作为未来高平均功率、高亮度电子源的重要材料之一,负电子亲和势砷化镓(NEA-GaAs)光阴极发射的电子束亮度一直以来都是国际上的研究热点。热发射度是电子束能够实现的发射度下限,测量热发射度有利于确定注入器能否提供高亮度的电子束。本文理论计算了NEA-GaAs光阴极热发射度数值范围,并基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置,在28fC的极低电荷量下,采用螺线管扫描法初步测量了NEA-GaAs光阴极的热发射度。结果显示,NEA-GaAs光阴极的热发射度为(0.603±0.002)μm/mm。