电子束焊接电子枪电子光学系统设计

电子光学系统的设计是电子柬焊接电子枪设计的核心技术．介绍了电子柬焊接电子枪电子光学系统的组成,分析了电子束束斑构成的4种主要物理因素．根据局部真空电子柬焊接技术的要求,依据已给定的参数,通过计算得到了电子束会聚半角、光路尺寸、磁透镜的参数和结构．在此基础上设计完成的电子枪,达到了1)加速电压60kV,电子束束流134mA,即电子枪功率为8kW;2)电子枪在工件上的束斑尺寸,理论上设计计算直径为1．3mm,用AB试验法实测束斑直径为1.6mm;3)设计完成的电子光学系统满足了局部真空电子束焊接技术应用电子枪的需求;4)设计完成的电子枪集成应用于局部真空电子束焊机．经试验验证,设计完成后的8kW电子枪满足局部真空电子束焊接的要求。     

e型电子枪中非均匀磁场偏转系统的聚焦特性研究

利用永磁铁结构的偏转聚焦系统产生的非均匀磁场,改进了目前e型电子枪电子束偏转聚焦特性,同时缩小了枪体体积,减小了功耗.采用边界元法与等效磁荷法,模拟了偏转聚焦系统的非均匀磁场,再利用龙格一库塔法模拟出电子在该系统中的运动轨迹.为获得良好的聚焦特性,电子发射速度和发射位置应进行优化选择,同时电子束保持水平出射.研究结果表明:电子枪阳极板端点与阴极灯丝中心点保持水平可满足电子水平出射;非均匀分布的磁场对e型电子枪中电子束具有良好的聚焦作用;所设计的偏转聚焦系统在电子束流为50～100 mA时,束斑小于3 mm.     

电子束流切割器

电子直线加速器要求有一个束流品质优良的电子源。在常规的脉冲电子枪,如二极管式的电子枪提供的电子束流时间波形,它的上升时间(简称前沿)和下降时间(简称后沿)都大于1微秒,难于满足物理试验对直线加速器的能散度要求.为了改善其波形,减少能散度,减轻后面环节的束流负载,我们设计了一台结构紧凑的切割器.实验证明,它可对能量     

微波整流器谐振回路的计算机模拟

构造了圆柱腔圆极化TE111模式,采用自适应变步长四阶五级龙格-库塔法编写了跟踪单个电子运动轨迹的模拟程序,并计算了f=2.45 GHz时腔体的最优尺寸;分析了给定输入功率时,电子枪电压与电子束流及电子出腔时横向位移的关系;得到了外加磁场偏离谐振值±5%时,单个电子输出能量的离散性随电子枪加速电压变化的曲线;当电子与轴的距离小于5mm时,输出电子横向动能的离散小于1.8%.     

9MeV 行波电子直线加速器电子枪的模拟计算

介绍了海关集装箱检测系统用９ＭｅＶ行波电子直线加速器上电子枪的结构与特点。电子枪提供的初始电子束流性能直接影响到加速管上聚焦磁场的参数要求,为保证加速器出口处电子束打靶产生的ｘ射线剂量满足阵列探测器检测图象清晰度的要求,电子枪必须提供３００ｍＡ束流。为此,利用ＥＧＵＮ程序对电子枪的电子轨迹模拟计算,研究了聚焦极与阴极间相对尺寸与位置变化,以及阴极与阳极间距对束流与发射度的影响。提供了更换部件,缩小聚集极与阴极间隙及装配尺寸的参考尺寸与理论依据。     

金属钨热发射电子能量分布随温度的变化,

要提高电子显微镜的分辨率就必须减少像差,其中最主要的是球差和色差,球差早已有人提出用六极透镜系统来消除,并取得了一些成果。引起色差的原因有:电子枪加速电压的波动,透镜电流的波动及阴极发射出来的热电子具有能量分散度。所以,研究不同温度下阴极热发射电子的能谱曲线是很有意义的。作者利用金属钨W和拒斥场法。测量了不同温度下,W的电子能量分布(峰值和半宽度)随温度的变化。要得到电子束的能谱曲线,须先测出电子束的积分曲线,再对该曲线微分即得能谱曲线。实验装置是一同轴圆筒型的理想二极管及其测量系统,实验结果用计算机进行处理。由能谱分布曲线看出:电子的能量分布服从麦克斯韦分布;能谱半宽度随温度升高而增大,峰值对应的电压也随温度升高而增大。说明温度愈高,W的热电子能散度愈大,色差也越大。这些结果对正确使用W阴极,以及进一步提高各种电子光学仪器的分辨率有参考意义和实用价值。     

亚微米级超低发射度注入器年度报告

该报告重点对超导光阴极注入器和常温光阴极微波电子枪两种有发展前景的超低发射度电子源进行研究。该年度完成了超导光阴极注入器的安装和常温光阴极微波电子枪的研制,进一步改进注入器各个子系统的稳定性和精度,针对两种不同类型的光阴极注入器开展了束流实验,得到了稳定的接近m A量级的电子束流和高品质的高峰值流强的电子束流;进行了紫外驱动激光的性能优化研究;在高平均流强超导注入器的驱动激光上发展了调光技术,便于强流电子束的束流测量与分析研究;研制了亚皮秒同步控制系统,进行了在线测试实验。     

2.5MeV质子静电加速器加速电子束的改制

描述了2.5MeV质子静电加速器改出电子束的一种改进方法.其聚焦系统由电子枪、浸没式短磁透镜和加速管组成;加速电子束用稳定加速器高压的装置被安装,高压稳定度为±1％;扫描窗宽度为400或600mm.电子束能量2.0—2.1MeV,电子束流强150μA.运行时间已超过3000小时.     

TEM电子枪中极板参数对电场强度分布的影响

电子枪主要是由极板和密封环组成的,电子在空间中的运动由极板分布和极板电压等决定,可以说枪内极板的性能在很大程度上决定了电子枪的发射性能,选择正确的极板可以在小范围内获得精确度高、束流稳定的电子束流.针对透射电子显微镜(TEM),对其电子枪中的栅极、吸出极进行了分析,对加速极则从单极板、双极板到多极板3种模型进行分析讨论,并利用Matlab、Ansys等软件进行仿真,得到电极形状、电压与枪内电场强度分布的一些关系,这为电子枪结构的设计提供了参考和依据.     

剪切速率及二灰掺量对改良风化砂抗剪指标的影响

以石灰、粉煤灰改良风化砂抗剪强度指标为研究对象,通过对风化砂中掺入不同量、不同比例的二灰,进行室内直接剪切试验,改变剪切速率,得到不同剪切速率及二灰掺量对抗剪强度指标的影响规律.试验研究表明:剪切速率对二灰改良风化砂的粘聚力、内摩擦角有较大影响;在相同的二灰比例下,二灰改良风化砂粘聚力随着剪切速率的增大而增大,内摩擦角随着剪切速率的增大而减小;垂直荷重较大时,抗剪强度随着剪切速率的增大而显著减小,垂直荷重较小时,剪切速率对抗剪强度影响较小;在相同的剪切速率下,风化砂的粘聚力均随着二灰掺量的增加而有显著增大,且剪切速率大的粘聚力增幅要大于剪切速率小的粘聚力增幅.随着二灰掺量的增加,风化砂的内摩擦角会先增大后减小,但总体差别不大.     

蒙特卡罗法模拟低失能近轴背散射电子能谱

用蒙特卡罗法模拟了探测到的高能同轴凝散射电子的能谱,分析了入射电子能量、靶原子序数和探测角对归一化能谱的影响,结果表明：当入射电子能量增加和靶原子序数减小时,弹性散射峰值逐渐降低,背散射电子数峰位向低能端移动;探测角的改变对能谱形状基本没有影响,利用较低的入射能量、较大的探测能量窗口和角值有利于背散射率的提高;大的入射电子能量和小的探测能量窗口对应较大的背散射率的相对变化率,探测角值对背射率的相对变化率基本没有影响,可以利用大的探测角值提高背散射率以改善信噪比。     

keV低能强流小截面电子束的研究

介绍了一种用于原子分子碰撞低能强流小截面电子束的产生方法,研究了电子束流强与ＬａＢ６阴极位置、栅电压、能量及透镜结构间的相互影响,采用辅助阳极和单透镜的组合,可扩拓低能段电子强流。     

C2F6分子里德堡跃迁的绝对广义振子强度测量

C2F6是一种人造气体,它在半导体工业中有着非常广泛的应用.由于它的分解率极低,所以很难把它从环境中排除掉,对温室效应的影响比较显著.采用光吸收技术和电子散射方法已对C2F6分子的电子结构进行了研究.然而,迄今为止,尚没有关于该分子的绝对广义振子强度实验测量.Lassettre及其合作者首先采用角分辨的电子能量损失谱技术用于精确的偶极振子强度测量,角分辨的电子能量损失谱仪的原理和实验方法已在其他文中作了详细的介绍[1].通过采用Bethe求和规则可独立地对任意动量转移下的广义阵子强度进行绝对定标,本次实验中谱仪的能量分辨率为0.8e…     

基于微型谐振腔的史密斯-帕赛尔自由电子激光

研究了一种由电子枪、微谐振腔、金属光栅和集电极组成的新型史密斯-帕赛尔自由电子激光.利用PIC三维模拟,讨论了该装置的特点.发现在合理的电子能量和光栅参数下,该装置可以产生THz频率范围内的相干高功率脉冲SPR.研究结果表明,当电子束能量E=50keV,电子束电流I=10A时,光栅周期L=0.3mm时,可以得到功率在4 000W左右、脉冲为0.25ns的514.643GHz的太赫兹辐射.     

磁透镜β谱仪及其最佳工作条件的选取

设计并建造了一架无铁双线圏磁透镜β谱仪。为使仪器具有良好的性能,用电子枪和荧光屏、放射源和 X 光底片及放射源和计数管三种方法对仪器进行了调整;并对谱仪的聚焦性能进行了研究;选取了谱仪的最佳工作条件。在两透镜线圈内表面相距15cm 的条件下,当分辨率为1.0％,1.5％,1.9％时;相应的有效透射率为0.23％,0.50％,0.74％;可聚焦能量在2.8Mev 以下的电子;消耗功率1.2kw。     

准一维磁性隧道结中的散粒噪声

基于自由电子近似,研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁金属(FM/I/FM)隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:不同自旋取向的电子Fano因子随绝缘体厚度的增大而增大;当绝缘体厚度较小时,上、下自旋电子的Fano因子随入射电子能量的增大缓慢减小,当绝缘体厚度较大且电子能量处于低能区时不同自旋方向的电子Fano因子相同,但在高能区上、下自旋电子Fano因子急剧减小且出现共振特性.此外,上、下自旋电子的Fano因子随两端铁磁体中分子场和磁矩夹角的变化表现出明显的分离特性.上、下自旋电子的Fano因子和隧穿电导随绝缘体厚度和入射电子能量的变化位相始终相反.     

龄期及水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪指标的影响

文章以湖北省宜昌市的风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同用量的水泥,在不同养护龄期7、14、21、28d后进行标准直接剪切试验,研究了不同养护龄期以及不同水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响规律。室内试验研究表明:水泥可以显著提高风化砂的抗剪强度;在相同的龄期状态下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着水泥掺量的增加而迅速增大,内摩擦角随着水泥掺量的增加先增大后减小;在相同的水泥掺量下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着龄期的增长缓慢增大,内摩擦角随龄期的增加逐渐增大,速度先快后慢;增加水泥稳定风化砂的养护龄期,也可以提高其抗剪强度。     

磁场下InAs/InP矩形量子线中的电子结构

在有效质量近似下,利用微扰理论研究了矩形量子线中电子和空穴的基态能量.考虑形成量子线的2种材料晶格常数不同带来的形变势、电子和空穴在材料中的质量失配以及空穴有效质量的各向异性等因素,在矩形长度不变时,计算了电子和空穴的基态能量随磁场以及矩形宽度的变化情况.结果表明,粒子的基态能量随着磁场的增大而增大,随着矩形宽度的增大而减小;磁场增大时,不同尺寸量子线中电子的基态能量随磁场的变化曲线间距减小的趋势比空穴明显得多;在较高磁场下,电子的基态能量随量子线尺寸增大下降的趋势比低磁场时明显,而空穴的这种特征不明显.     

量子棒中强耦合磁极化子基态能量的磁场和温度依赖性

基于Huybrechts-Lee-Low-Pines变分法,研究量子棒中强耦合磁极化子基态能量的磁场和温度依赖性.结果表明:磁极化子基态能量的绝对值随温度参数的增加而增大,随电子-声子耦合强度的增加而增大,随磁场的回旋频率的增加而减小,随量子棒受限强度的增加而减小;磁极化子的基态能量随量子棒纵横比的变化规律呈""型曲线,并受到温度的显著影响.     

激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的模拟计算

通过理论分析,建立了激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的物理模型,以及Geant4模拟程序.以100 Me V量级的激光等离子体加速电子束参数为输入,模拟研究了不同靶材和靶厚条件下正电子束的产额、能量、角分布等主要物理参数.结果表明:金靶和钽靶是较优秀的电子—正电子转换靶材;对于相同的金属靶材面密度,正电子产额与原子序数Z的四次方成正比,与原子质量数A的平方成反比,即Ne+∝(Z2/A)2;对于不同的靶材,正电子产额有Ne+∝d2,其中d为靶材厚度,但仍存在一个最佳靶厚度.与利用拍瓦、皮秒激光束与固体靶相互作用产生正电子束的方案相比,利用本方案有望获得更高能量以及更小角发散的相对论正电子束,其流强可达107/shot.