橫向梯度波蕩器研究.pdf

1、自由電子激光是使自由電子的電磁輻射受激放大的新一代強(qiáng)相干輻射光源。自由電子激光可以工作在通常激光到達(dá)不了的波段，其峰值亮度高十個(gè)量級(jí)，平均亮度高兩個(gè)量級(jí)以上，其波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)、工作范圍寬，高功率高效率，輻射相干性好，時(shí)間結(jié)構(gòu)可控，成為了近年來國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。其中，波蕩器是自由電子激光器的核心組件，可為電子和光電場(chǎng)之間的相互作用提供橫向周期靜磁場(chǎng)。
　　在這種背景下，本文圍繞波蕩器展開工作。根據(jù)實(shí)際需求，本文工作主要是對(duì)橫向梯度波蕩

2、器和聚焦波蕩器兩大部分進(jìn)行研究。
　　本文對(duì)自由電子激光的基本原理、發(fā)展趨勢(shì)和波蕩器的物理特性進(jìn)行了回顧和總結(jié)，并對(duì)課題開展的背景跟相關(guān)數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了介紹。
　　對(duì)橫向梯度波蕩器進(jìn)行了研究分析。橫向梯度波蕩器可用于電子束能散較大的情況。經(jīng)典橫向梯度波蕩器通常是通過傾斜波蕩器的磁極面和磁塊端面得到具有橫向梯度的磁場(chǎng)。本文中，設(shè)計(jì)了新的磁塊和磁極結(jié)構(gòu)，通過傾斜磁塊背面、磁極背面或者將磁塊磁極做成楔形等，提出了新的橫向梯度方案

3、。理論分析并模擬計(jì)算了各方案磁塊和磁極的傾斜角對(duì)橫向梯度的影響，并對(duì)比各方案的橫向梯度隨中心間隙周期比的變化情況。結(jié)果表明，將磁極面、磁極背面傾斜或?qū)⒋艍K和磁極做成橫向楔形等方法可以得到適用的橫向梯度;若在磁極面已傾斜的基礎(chǔ)上將磁極背面同步傾斜，或者在楔形波蕩器的基礎(chǔ)上將磁極面或磁極背面同步傾斜，將會(huì)得到更大的橫向梯度。此外，理論分析了橫向梯度波蕩器的適用范圍，同時(shí)，還利用B2E軟件計(jì)算了電子束的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)。
　　對(duì)橫向聚焦波蕩器進(jìn)

4、行了研究分析。橫向聚焦波蕩器可用于電子束能量較低、β函數(shù)較小的情況。討論了幾種改變磁塊和磁極幾何形狀的橫向聚焦波蕩器，這些方案均基于永磁塊面、磁極面的交替傾斜，以產(chǎn)生橫向場(chǎng)梯度用于聚焦電子束，分別是磁極背面交替傾斜，磁塊矩形、磁極面交替傾斜，磁塊面磁極面對(duì)稱交替傾斜，磁塊面磁極面不對(duì)稱交替傾斜等。使用RADIA軟件分別對(duì)不同結(jié)構(gòu)波蕩器方案的橫向磁場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算，并分析了各方案橫向聚焦特性的變化，并進(jìn)行相互比較。結(jié)果表明，磁塊面磁極面不對(duì)