用于DC-SC光阴极微波电子枪中的Cs_2Te光阴极研制

文章介绍DC SC光阴极微波电子枪中的关键部件———Cs2 Te光阴极的研制。采用两种方法制得了高量子效率要求的Cs2 Te光阴极 ,并实验比较了两种制备方法的效果。针对制备中的超高真空、精确控制Cs原子流量和阴极温度等关键问题 ,设计了用于DC SC光阴极微波电子枪中的光阴极制备室。

强流低发射度光阴极微波电子枪的优化设计

为了实现高增益 FEL,对其关键部件光阴极微波电子枪进行了优化设计 ,还就发射度补偿技术进行了较详细的考虑 ,并用 PARMELA程序进行了粒子动力学的模拟 ,初步给出了为降低初始电子束团横向发射度的优化参数。

光阴极微波电子枪优化设计的考虑

对光阴极微波电子枪进行了优化设计 ,给出了光阳极微波腔的形状、电参数和电场分布 .电子束团初始参数对束流横向发射度的影响 ,用 Parmela程序对其进行了优化 ,得到了一组最优参数 .考虑了补偿线圈对束流发射度的影响 ,对线圈的位置和电流的大小做了优化 .经过优化后得到腔出口处的横向发射度为 1 .39πmm.mrad,达到了设计时的要求 .

光阴极微波电子枪中发射度补偿及模拟计算

介绍了上海深紫外自由电子激光用光阴极微波电子枪采用发射度补偿技术的结果 .详细分析了线性空间电荷力的特点及对束流发射度的影响 ,从束流动力学和相空间两方面讨论了发射度补偿原理 .给出了补偿线圈的设计结构及其轴向场分布 .利用PARMELA程序对补偿效果作了模拟计算 .结果表明 ,设计的腔体对单圈 1 .5nC束团 ,在枪出口后 1 .2m处 ,电子能量为 5 .7MeV ,横向归一化发射度εn ,RMS=1 .61 2πmm·mrad .

光阴极微波电子枪中激光脉冲的时间抖动测量

研究了光阴极微波电子枪输出电荷量与驱动激光相对于微波入射相位的关系。通过对光阴极材料在光电子发射时的肖特基效应和电子束团在电子枪内的纵向加速过程分析模拟 ,得到了电子枪输出电荷量与激光入射相位的一段线性关系 ,设计了利用此关系测量驱动激光脉冲相对于微波相位的时间抖动的实验方案。结果表明 ,这种测量方法可以分辨 1.15fs的时间抖动 ,误差为 0 .2 3fs。

低发射度L波段光阴极微波电子枪物理设计

太赫兹(THz)光源对电子束的能量、能散及发射度有极高要求,研发高性能电子源是基于自由电子激光(Free Electron Laser,FEL)的THz光源的重要挑战。对电子腔中束团发射度增长机制的研究,有助于设计针对有效的发射度补偿方案。本文首先描述了L波段光阴极微波电子枪腔的设计,利用POISSON Superfish软件给出了腔内电磁场分布,详细分析了束流发射度增长的因素,讨论发射度补偿原理。由此提出基于主副螺线管线圈抑制发射度增长的补偿方案,并用ASTRA程序对补偿效果进行模拟计算。结果表明,采用该补偿方案后,电子腔输出束团的能散和发射度有显著改善,达到THz光源对于电子源的要求。

光阴极微波电子枪驱动激光整形与传输系统

为满足合肥先进光源对高品质注入束流的要求,合肥先进光源预研项目研制了一套光阴极微波电子枪系统作为注入器电子源。为降低空间电荷效应引起的束流发射度增长,对驱动激光整形及传输系统进行了理论和实验研究。通过双折射晶体的脉冲时间整形以及采用光阑高斯截断的空间整形,得到了近似均匀分布的激光脉冲。像传递激光传输光路,实现了光阴极表面激光位置的高稳定性。实验结果显示,光阴极表面的激光位置抖动小于4μm,激光性能满足实验要求。

光阴极微波电子枪的时序同步

使用AVR单片机设计实现了合肥光源光阴极微波电子枪的时序同步电路,满足了该系统的特殊触发要求,帮助电子枪系统顺利实现出束;以极低廉成本实现了同类系统采用昂贵专用设备提供的功能;同时在实验结果基础上根据设计方案分析了信号抖动的来源,合理解释了抖动大小,并给出了提高精度升级系统的方案。

高增益自由电子激光光阴极注入器驱动激光系统设计考虑

高增益自由电子激光对电子束团提出了高品质要求 ,只有光阴极微波电子枪能够达到这一目标。光阴极微波电子枪的驱动激光器是这一系统的关键之一。北京大学重离子物理研究所设计的驱动激光系统的指标是提供 2 6 0nm、6～ 8ps宽、5 0 0 μJ的激光脉冲。系统主要由半导体泵浦的钛蓝宝石振荡器、Nd∶YAG调Q泵浦源、再生式放大器、倍频器等组成。系统中采用了腔长调整锁模技术以及相位稳定反馈装置 ,目的是使激光脉冲的时间抖动小于 1 0 ps。

光阴极注入器超导加速腔集成实验研究

光阴极超导加速器实验系统由四倍频 Nd:YAG锁模激光器 ,Cs2 Te光阴极 ,2 +1 / 2微波电子枪 ,L波段 3 .5 MW脉冲微波源 ,1 .3 GHz单腔超导铌腔 ,5 0 0 W连续微波源 ,超导腔束管耦合器 ,4 .2 K低温恒温容器 ,液氦制冷系统 ,同步控制系统 ,束流参数诊断 ,真空系统等构成。进行了光阴极超导加速器原理性实验 ,测得超导加速段能量增益 0 .5 8Me V,微脉冲束流强度 0 .1

1．6cell光阴极微波电子枪冷测及初步高功率实验研究

介绍了清华大学加速器实验室BNL／KEK／SHI型1．6cell微波枪调谐以及老练的初步结果．调谐过程中,测量了耦合孔尺寸与外部品质因数之间的关系;给出了0模和π模的频率、单腔频率以及场分布．目前,该微波电子枪正在进行高功率微波老练,给出了该枪初步的微波老练的情况及测量结果．

光阴极微波电子枪中时间抖动对粒子动力学的影响

对光阴极微波电子枪粒子束性能起决定性影响的因素之一就是激光脉冲相对加速微波相位的时间抖动．对这种时间抖动的测量和反馈控制进行了理论和实验分析,并对时间抖动对束流品质的影响进行了模拟研究,得到了利用锁相环回路降低激光脉冲相位噪声的实验经验,为光阴极微波电子枪中激光与微波相位同步问题提出了解决方法．

用于短波长FEL的光阴极微波电子枪设计研究

高增益、短波长自由电子激光器需要发射度低、峰值电流高的短脉冲电子束流 .采用发射度补偿技术 ,设计了一台S波段、一个半腔体的光阴极微波电子枪以用于建议中的SDUV FEL装置 .POISSON ,SUPERFISH和PARMELA程序的计算表明 :当微脉冲电量为 2nC时 ,这种设计能产生εn ,rms=2 3π·mm·mrad、Ek=4 8MeV的电子束流 .

激光斜入射光阴极对束流质量的影响及其优化

针对美国布鲁克海文国家实验室(BNL)型的光阴极微波电子枪,模拟了不同分布状态的驱动激光脉冲斜入射光阴极对束流质量的影响,给出了改变注入相位和补偿线圈磁场强度对发射度的优化结果。结果表明:光斑椭圆化将会导致发射度的大幅增长,优化效果不理想;波前不同步导致的发射度增长对于纵向高斯分布的脉冲可以得到理想的优化。对于斜入射引起的光斑椭圆化和波前不同步问题给出了光学校正方法及部分测量结果。此外,模拟结果显示,对于横向均匀分布的激光脉冲,适当椭圆度的光斑比圆形光斑更有利于提高电子束质量。

超快电子衍射装置的束流能量反馈控制

上海交通大学的超快电子衍射(UED)装置由一台电子直线加速器作为驱动,电子枪为一台光阴极微波电子枪。加速器在运行中电子枪会偶尔打火,腔体失谐,造成束流损失,束流能量产生变化,束流需要很长时间才能恢复到初始状态,影响了用户的使用。为此,对低电平控制器(LLRF)的幅度相位控制环路进行了改进,增加了能量反馈,代替了幅度反馈,通过对束流的中心位置进行实时的反馈以控制低电平控制器输出信号的幅度,保证了电子束流的能量稳定和电子枪加速场强的稳定。长时间的稳定性测试表明,电子枪在打火产生时,束流能量可以很快恢复,能量抖动由4.2933×10^-4(RMS)提高到2.8557×10^-4(RMS),实现了束流能量的长期稳定。

汤姆逊硬X射线源中锁模脉冲激光稳频方法

汤姆逊硬X射线源中,光阴极微波电子枪要求触发激光脉冲与腔中微波场相位的精确时间同步。理论分析了锁模脉冲激光器相位噪声,探讨了对激光脉冲相位探测和控制的方法,并通过实验构建了激光相位抖动测量系统和锁相环稳频回路,用基频鉴相信号驱动压电陶瓷晶体改变谐振腔长,实现了从开环3.42ps到闭环1.46 ps的均方根相位抖动的测量和控制。

汤姆逊X射线源激光系统的定时与同步诊断

清华汤姆逊X射线源中,束流动力学性能和对撞时间要求光阴极微波电子枪的触发激光脉冲与加速相位精确同步。本文分别介绍了超快紫外激光系统设计与实现、光阴极微波电子枪定时系统设计,以及同步系统的亚皮秒抖动测量。用高次谐波相位检波器法测量相位噪声功率谱密度可以获得精确的激光-射频相对均方根时间抖动,实验测定为小于200fs[1Hz,100kHz]。

合肥软X射线波段自由电子激光注入器模拟优化

合肥软X射线波段自由电子激光项目是基于直线加速器的软X射线光源．其注入器由光阴极微波电子枪与两个直线加速3米段构成．光阴极微波电子枪产生束团电荷量1nc、峰值流强100A、重复频率10Hz电子束流,并利用螺线管磁场在其出口处进行发射度补偿,在经过一段漂移距离后电子束流进入增强直线段加速．使在低能端由于空间电荷效应产生的横向发射度增长基本被完全补偿．本文中利用PARMELA对注入器进行了模拟计算,对发射度的补偿效果进行了优化,同时对注入器内各元件的布置也进行了优化．在注入器出口可以得到归一化横向发射度小于1．5mm·mrad的低发射度束流．

W-band光注入器的模拟研究

模拟研究了 1 6个腔、高梯度的W band光阴极微波电子枪系统 ,该系统能产生和加速 3 0 0pC的电子束团 .设计系统由频率 91 .3 92GHz光阴极微波电子枪以及频率 91 .3 92GHz行波加速结构组成 .基于射频直线加速器标度律与数值模拟结果 ,设计系统能产生能量 1 .74MeV ,电量 3 0 0pC ,束团长度 0 .72ps,归一化横向发射度 0 .55mm·mrad的电子束团 .研究了高频、高梯度下的束流动力学 .由于高梯度 ,有质动力效应在束流动力学中起重要作用 ,且由于横向与纵向之间的耦合 ,在基次空间谐波的情形下 ,仍然存在着有质动力聚焦效应 .