皮秒量級電子脈沖寬度測量系統(tǒng)研制.pdf

1、本論文首先介紹了目前國家同步輻射實驗室對極短(ps量級)電子束團寬度測量裝置的需求。歸納、討論了國際上針對極短電子束團測量的幾種基本思路。闡明了一種新型測量思路——時間—能量轉(zhuǎn)換法(散能法)研究的意義以及主要解決的問題。
　　以現(xiàn)有微脈沖束流電子槍(MPG)裝置產(chǎn)生的電子束團為測量對象,開展了散能測量系統(tǒng)的設(shè)計工作?，F(xiàn)有微脈沖電子槍MPG裝置產(chǎn)生的電子束團動能大概在300KeV,初始能量分散很小(<0.1％),峰值流強可達為10A

2、~100A,束團寬度在ps量級上。通過利用束流動力學數(shù)值計算軟件Parmela對這樣的電子束團進行計算分析發(fā)現(xiàn),束團間存在強烈的空間電荷作用將嚴重破壞束團性能,使它無法直接適用于散能測量。提出在MPG后端直接與盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連,對MPG電子進行加速,減弱空間電荷作用影響。經(jīng)過加速后的電子也將進入另一盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)受到散能作用。 以電子動能300KeV、初始能量為0.1%、峰值流強為10A的ps量級的MPG電子束團為測量對象,提出了包括加速

3、、散能、能量分析等過程在內(nèi)的整套散能測量方案。在充分理解束流動力學原理的基礎(chǔ)上,利用理論公式編寫程序完成了加速用盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、散能用盤荷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、聚焦系統(tǒng)、能量分析系統(tǒng)等基本設(shè)計工作。利用Parmela程序?qū)﹄娮釉谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)參數(shù)下確定的測量系統(tǒng)中的運動進行了模擬,并且據(jù)此對這些結(jié)構(gòu)參數(shù)進行必要的修正,最終確定上述幾種結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)。利用Parmela程序?qū)Σ煌碾娮邮鴪F不同條件下在測量系統(tǒng)中的運動進行了模擬計算,為將來的調(diào)試工作提供了依據(jù)

4、。
　　就實際情況確定了二極分析磁鐵的物理參數(shù),從理論上對磁鐵的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)作了初步計算。分別利用Mafia、Opera程序?qū)Υ盆F進行數(shù)值計算,確定了磁鐵的加工尺寸。完成了二極磁鐵的加工。利用國家同步輻射實驗室的現(xiàn)有磁測平臺進行了磁場測量,將測量結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果進行比較,展現(xiàn)了Mafia、Opera程序在二極磁鐵設(shè)計中的應(yīng)用效果。 提出了一種新的基于Microwave Studio的盤荷波導(dǎo)耦合器的設(shè)計方法。對加速段、散能段進行