飞秒激光中超热电子束的传输特性

为了探索超热电子束的传输特性,利用光学CCD相机在靶背法线方向测量了光学渡越辐射(OTR)积分成像图案.实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行,飞秒激光与固体靶作用后,靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD狭缝上.在厚度为100μm的Ta靶背表面观测到渡越辐射(TR)光斑呈现较平滑的圆形结构,而且中心亮度高于周围,这显然包含了非相干与相干渡越辐射的成分,与理论模拟结果比较接近;在复合靶10μm Ta+20μm Cu+1μm Ta背表面观测到TR光斑虽然也呈现大致的圆形结构,但光斑极不均匀,中间有很明显的光斑分裂,大约有两个分离的光斑出现.所有这些现象反映了超热电子束的传输特性.     

带螺线盘线圈的Ku波段径向渡越时间振荡器模拟研究

径向渡越时间振荡器(transit-time oscillator,TTO)相较于轴向渡越时间振荡器,其电子束电流密度更低,空间电荷效应更弱,从而其束波转换效率更高,所需要的引导磁场也更低,因此是目前最有潜力的径向高功率微波(HPM)器件之一。传统径向渡越时间振荡器通常采用金属栅网实现对径向传输电子束的引导,但是金属栅网的熔蚀直接限制了器件的工作寿命和重复频率。在利用径向螺线盘线圈产生的磁场满足径向电子束稳定传输的条件下,开展了带螺线盘线圈的Ku波段径向渡越时间振荡器的整管粒子(PIC)模拟。在电子束电压300 k V、电流20 k A的模拟条件下,器件实现微波功率为2.07 GW、频率14.86 GHz、效率达34.5%的输出。     

远红外100μmFEL自发辐射谱的实验

在FEL实验中,电子束通过摇摆器,一方面由于周期性磁场作用,电子束轨迹要周期性的摆动,另一方面还要辐射同FEL辐射波长一致的自发辐射,该辐射谱反映电子束、摇摆器集成后的参数．在CAEP远红外100μmFEL实验中,自发辐射谱是通过Ge：Ga低温探头和远红外100μm光栅谱仪测量,这里侧重从实际摇摆器磁场分析远红外100μmFEL的自发辐射谱．     

自由电子激光的发展和未来

自由电子激光(以下简称FEL)是基于使用高能电子直接产生相干辐射的新概念,不同于一般激光之基于能级跃迁的原理。它是加速器技术、激光技术、微波技术和一些其他高技术交融、交汇的综合体。它有优于其他光源的许多特点,如波长在一个波段内连续可调,功率潜力巨大,光束质量可达衍射极限,可产生超短脉冲等。它与一般激光相比,两者都是相干光,但它却有波长容易连续调变的优点;与同步辐射相比,两者都可覆盖宽广的波带,但它却是相干辐射,而相干电磁辐射对人类生活和科技进步已作出的贡献,如无线电、电视、雷达、激光等则是人所共知的。因此,自1977年红外FEL振荡器出现之后,引起科技界很大的重视,各科技先进国家纷纷投入研制,都首先在各自已有的能提供电子束流的加速器上开展研究,使用的加速器计有脉     

低能段的光学渡越辐射

光学渡越辐射（ＯＴＲ）作为中高能段束流诊断方法，已被广泛地研究。低能ＯＴＲ的分布不像高能时那样集中于反射方向附近一个极小的角度内，而是在沿反射方向的很大的立体角内分布，且斜入射时强度分布极不对称。这使低能ＯＴＲ 的实验装置与高能时有些不同。为此，从Ｍａｘｗ ｅｌｌ＇ｓ 方程组出发详细推导了电子斜入射时适用于各能段的光学渡越辐射光强的空间分布公式。以此为基础建立了实验装置，并利用ＣＣＤ摄像机得到了４ ＭｅＶ 电子束流的ＯＴＲ光斑，为进一步的研究打下基础     

自由电子激光的发展与未来

自由电子激光(以下简称FEL)是基于使用高能电子直接产生相干辐射的新概念,不同于一般激光之基于能级跃迁的原理。它是加速器技术、激光技术、微波技术和一些其他高技术交融、交汇的综合体。它有优于其他光源的许多特点,如波长在一个波段内连续可调,功率潜力巨大,光束质量可达衍射极限,可产生超短脉冲等。它与一般激光相比,两者都是相干光,但它却有波长容易连续调变的优点,与同步辐射相比,两者都可覆盖宽广的波带,但它却是相干辐射,而相干电磁辐射对人类生活和科技进步已作出的贡献,如无线     

基于石墨烯可调和增强太赫兹渡越辐射研究

太赫兹辐射具有量子能量低、信噪比高、频率宽等一系列特殊性质,在各个领域都具有相当重要的应用前景,随着太赫兹技术的发展以及应用领域的拓展,迫切需要性能各异的太赫兹辐射源.基于光子学和电子学相结合产生辐射的方法弥补了传统电子学方法产生的辐射功率高但频率低和传统光子学方法频率高但功率低的缺点,解决了太赫兹源遇到的难题.本文根据石墨烯表面等离子体波位于太赫兹波段的独特性,采用经典电磁理论,研究电子注以任意角入射石墨烯时产生太赫兹渡越辐射的场分布和光谱角分布;通过MATLAB数值计算,分析了渡越辐射的辐射特性,以及入射角度、介质和石墨烯电导率对所产生的渡越辐射的影响,利用光谱角分布更直观地展现了渡越辐射能量的特点.石墨烯电导率的可调节特性和这种特殊的边界条件,为研究可调太赫兹辐射源提供了灵活的选择和便捷的处理方式.     

超热电子渡越辐射与高能质子发射的比较研究

在超短超强激光-固体靶相互作用过程中,通过对超热电子输运产生的渡越辐射光斑与高能质子发射的空间分布图案进行比较,渡越辐射光斑与高能质子发射的空间分布图案非常相似,都呈圆盘状．通过对渡越辐射光强随靶厚度的关系曲线、超热电子输运能量沉积随靶厚度的关系曲线以及文献中已有的高能质子能量随靶厚度的关系曲线进行比较,3条曲线的形状也非常相似,都在10μm靶厚度处存在转折点．分析表明,超热电子输运产生的渡越辐射与高能质子发射存在一定的内在联系,而这个联系就是超热电子输运而产生的静电场。     

高极化自旋体系纵向弛豫时间的测量

在高极化自旋体系中由于强辐射阻尼效应的影响,常规的纵向弛豫时间(T1)测量方法不再适用或需修改.本文提出了高极化自旋体系T1的分子间多量子相干测量方法.通过相干脉冲梯度场抑制演化期的辐射阻尼效应,利用分子间多量子相干信号的性质消除检测期的辐射阻尼效应,在绝对值谱模式下对谱峰峰高拟合,准确计算出T1.在此基础上,分析和比较了分子间多量子相干法与饱和恢复法对辐射阻尼效应的抑制作用.实验结果表明,分子间多量子相干方法能有效地抑制辐射阻尼效应,准确测量高极化自旋体系纵向弛豫时间.     

1MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池变温光致发光研究

对1 MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池在30~290K温度范围进行了变温光致发光光谱测量,分析了辐照电池样品的发光峰位、发光强度随温度的变化.并用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合,得出了辐照太阳电池的非辐射复合中心分别为H2(EV+0.41eV)和H3(EV+0.71eV).     

Design study for the cascaded HGHG experiment based on the SDUV-FEL

Cascading stages of high-gain harmonic generation(HGHG) free electron laser(FEL) is a promising way to produce fully coherent X-ray radiation.As a test facility for modern FEL R&D,the Shanghai deep ultraviolet FEL(SDUV-FEL) is now under upgrading for the cascading two stages of HGHG experiment.Since the energy of the electron beam is as low as about 185 MeV after upgrade,the total harmonic number of this two stages HGHG is only 2×2,and the wavelength of the final radiation is 196.5 nm which is the 4th harmonic of the 786 nm seed laser.With help of three-dimensional simulation codes,design studies on the FEL physics for the cascaded HGHG experiment are present based on the parameters of the upgraded SDUV-FEL facility.It is found from the simulation results that the part of the electron beam which has been used in the first stage can still generate powerful radiation in the radiator of the second stage,and this radiation will be difficult to be separated from the radiation generated by the fresh part of the electron beam.To overcome this problem,a novel method based on the energy spectrum of the electron beam is proposed in this paper to demonstrate the "fresh bunch" technique.     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

Design of a compact C-band high brightness photoinjector for an ultra-fast electron diffraction

A compact C-band high brightness photoinjector for ultra-fast electron diffraction （UED） is under development at Tsinghua Uni- versity. The C-band photoinjector, operating at 5.172 GHz, uses a 1.45-cell C-band RF gun as the electron source. The design of the RF gun has addressed the physics, beam dynamics and mechanical aspects, and based on these design studies, a prototype has been fabricated. In order to obtain optimized performance for the UED, beam dynamics simulation has been carried out using the particle tracking code Astra for the photoinjector consisting of an alternative multi-cell RF gun design and a C-band compressor downstream. The beam dynamics parameters that are optimized include the bunch length, peak current, horizontal emittance, and position of the minimum bunch length.     

提高高频离子源性能的研究

研制了一台4MV静电加速器用高频离子源;测试并分析了振荡器板压、离子源气压和引出电压对离子束品质的影响;在575V板压、7.7×10-4Pa气压、1.6kV引出电压和21kV聚焦电压的状态下,得到了束流为169μA、质子比为88%的稳定离子束.     

静电加速器质子束在肿瘤细胞中的径迹模拟

为了更好地了解静电加速器质子束在肿瘤细胞中的作用,利用Gent4程序模拟了能量为1 MeV和2 MeV的质子在肿瘤细胞中的径迹结构,分别计算了它们在细胞核中的能量沉积,在细胞核内沉积的能量分别为0.227MeV和0.179 MeV.     

电子加速器X射线发射率的MCNP分析

为满足现代X射线应用和设计电子加速器的靶结构和束流参数的需要,采用MCNP4B程序对2～20MeV能量范围内的电子束入射不同厚度钨靶的X射线发射率进行了系统的模拟计算和研究.结果表明在电子能量小于10MeV时,MCNP4B的结果与NCRP-51报告一致,但在10MeV以上,它们间的差别增大.该文结果对早期NCRP-51报告的结果有重要的改进,对于现代产生X射线的电子加速器靶的设计具有参数作用.     

电子束辐照材料剂量分布的蒙特卡罗计算

采用蒙特卡罗程序EGSnrcMP模拟软件的用户代码DOSXYZnrc模拟计算了能量为4.0MeV在聚苯乙烯材料的三维剂量分布;计算了在2.5~4.0 MeV能量范围内电子在聚苯乙烯材料和水中的剂量深度分布;计算了不同电子束射野大小对剂量分布的影响.计算的结果以绝对剂量的形式给出,误差在1%以内.该程序能够提供优化电子束辐射加工工艺的一种高效实用的理论估算方法.     

Compositional change in human enamel irradiated with MIR free electron laser

The purpose of this study was to investigate compositional changes in human enamel irradiated with the free electron laser (FEL). The exposure on dental enamel at the wavelength of 9.64 μm was observed with the Beijing free electron laser. The distribution of elements in the irradiated or non-irradiated enamel was measured by scanning electron microscope (SEM) with energy-dispersive spectroscopy and synchrotron radiation X-ray fluorescence (SRXRF) in Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF). The results showed that the P/Ca ratio in the ablation region of enamel at the maximum wavelength of infrared absorption was obviously smaller than that at the non-maximum wavelength. In the ablation region the ratios of P/Ca and Ca/Sr were smaller than those in the non-ablation region. The distributions of P, Ca and Sr in the ablation region were heterogeneous due to the element change caused by FEL irradiation.     

高增益自由电子激光参数的优化设计

本文对高增益自由电子激光参数设计进行了数值分析 ,通过对束流的光学函数匹配来提高束流的电流密度 ,从而达到提高FEL增益的目的 .同时编制了计算程序来进行系统参数的优化设计 ,对高增益自由电子激光方案的设计将起到帮助 .     

Development of Compact Standing－wave Guides with on－Axis Coupler of Electron Linac for Medical Radio

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐａｃｔＳｔａｎｄｉｎｇ－ｗａｖｅＧｕｉｄｅｓｗｉｔｈｏｎ－ＡｘｉｓＣｏｕｐｌｅｒｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎＬｉｎａｃｆｏｒＭｅｄｉｃａｌＲａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏｇｒａｐｈｙＬｉｎＹｕｚｈ...