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。

一种适用于空心电子束的慢波系统的理论

提出了一种新型同轴慢波系统——紧密缠绕螺旋线介质棒加载盘荷波导,解析推导了其色散方程和耦合阻抗的表达式,并给出了数值计算结果。结果表明:新型导波结构作为行波管的慢波系统,不但可使行波管具有相对较宽的频带,又可使其具有较高的耦合阻抗。

HIRFL-CSR电子冷却装置电子枪的参数测试

在用实心电子束对离子进行冷却过程中,束流累积会增强电子离子重组概率和空间电荷效应而引起束流损失。针对这个问题,HIRFL-CSR电子冷却装置采用了一种能够产生从实心到空心电子束且电子束密度连续可调的特殊电子枪设计。本文介绍电子枪的结构及工作特点,给出一些主要参数的实验结果,并通过理论计算分析了用空心电子束进行冷却的优点。

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置调试

HIRFL CSR实验环电子冷却装置采用了能够产生空心电子束的电子枪,弯曲螺线管内采用了静电偏转电极,冷却段采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计。测量了沿离子束运动方向冷却段磁场分布及磁场平行度、电子枪和收集器性能、300kV高压电源相关参数。结果表明,此装置达到了预期的设计目标。

Progress of HIRFL-CSR Electron Cooling Device for Main Ring

The electron cooling device of main ring for HIRFL-CSR is underway on the cooperation of BINP colleagues and IMP members. So far, the assembly and tuning were done in Novosibirsk and Lanzhou. The profile and density distribution of electron beam were measured. The hollow electron beam was firstly obtained on the test bench and realized the designed requirements as expected. Fig.1 shows the hollow electron beam profile measured in Novosibirsk.

HIRFL-CSR主环电子冷却装置调试

介绍了在HIRFL-CSR主环电子冷却装置上首次设计的能够产生空心电子束的电子枪阴极。在弯曲螺线管内采用了静电偏转电极,冷却段采用了高磁场平行度螺线管设计,在IMP与BINP的合作下完成了电子冷却装置,测量了电子束剖面及密度分布、冷却段磁场平行度、电子枪和收集器的性能,实验验证了静电偏转电极的优越性,调试结果表明实现了预期的设计目标。