直流光阴极注入器电子束壁损失初步研究

真空度被认为是影响GaAs阴极寿命的最重要参数之一,电子束在阴极附近的壁损失会导致真空度下降。基于高斯分布模型,研究了中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)直流光阴极注入器电子束在束线管壁上的损失情况。通过理论分析、数值计算、束流动力学模拟、热力学分析及电子束初步出束实验研究,证明了FEL-THz电子束壁损失能达到W量级,必然引起真空度下降和阴极寿命缩短,这是目前限制出束的重要原因之一。研究表明,为维持电子束持续稳定工作,应将注入器阳极后的管道尺寸扩大到至少45mm。

同轴波导FEL放大器的非线性分析

以同轴波导、同轴混合磁铁摇摆器为模型,导出了自洽的注波三维非线性方程组,在考虑了电子初始速度零散效应、空间电荷波效应的影响及电子注在互作用区入口处的绝热压缩过程的基础上,编制了相应的计算软件。同时,通过数值分析的方法研究了自由电子激光器的饱和效率、频带宽度等高频特性和变参数摇摆器结构对延缓饱和、提高效率的作用。

高频高效率混合型潘尼管的理论分析

对混合型潘尼管作了等离子体动力学分析和非线性粒子模拟。动力学的分析结果指出，混合型潘尼管是基于潘尼管工作机理的一种混合器件．非线性模拟验证了这一结论，并指出混合型潘尼管具有二个优点：高效率和高频率．

Cherenkov型自由电子激光器增益和效率的研究

研究了Cherenkov型自由电子激光器的增益和效率。结果表明:在选用合适的物理参量和匹配的工作相位条件下,Cherenkov型自由电子激光器比普通自由电子激光器有高得多的增益和效率。

用渐变间隙的矩形波导提高远红外自由电子激光器的效率

提出使用渐变间隙的矩形波导提高远红外自由电子激光器效率的新思想．在理论上用单粒子模型分析了提高效率的机制，并用数值模拟对理论作了验证．

一种高频高效自由电子激光潘尼混合器件

本文研究了直流和纵向摇摆器混合磁场中旋转运动电子束与潘尼管电磁模式相互作用不稳定性的情况．研究结果指出这种不稳定性基于潘尼管的工作机理，但它工作在ω＝ωc＋kwv||的混合频率上．因此这种器件具有高效率和高频率工作双重优点．在数值模拟中找到36％的高效率．此外，其输出功率随摇摆器磁场具有连续可调性．

Cerenkov自由电子激光增益和效率的分析

在经过了电子以集体方式作用的平板波导Cerenkov自由电子激光的模式分析后 ,将接着讨论其增益和效率 ,并给出它们的表达式 .

环形束超辐射自由电子激光实验

本文叙述了1987年10月我们用500keV.1kA环形电子束进行的喇曼型自由电子激光(FEL)实验。空芯石墨阴极发射的环形电子束外径4cm,在轴向磁场引导下通过内径5.2cm的不锈钢漂移管,束厚0.1cm。互作用区由空间周期长度λ_w=2cm的双螺旋线摇摆器组成,进出端均为绝热过渡。测量到10MW的32GHz微波辐射,效率为1.6％。输出功率与互作用区长度的关系表明辐射增长率为2dB/cm。用波导色散线和带通滤波器测量到辐射频率在27-38GHz间可调。