光阴极注入器补偿线圈用脉冲电流的研究

发射度补偿线圈是光阴极注入器中获得低发射度高品质束流的重要设备.由于通过的直流电流功率较大会致使线圈温度过高,必须使用水冷系统对其进行冷却,因此导致装置体积过大.考虑到电子枪产生的电子束团脉冲宽度一般为ps量级,重复频率为10Hz,针对补偿线圈提出了使用脉冲电流替代直流电流的设想,并对其温升进行了理论计算.结果表明:通过合理设计,使用脉冲电流,补偿线圈可以省掉水冷系统,从而能降低成本,实现实验装置的小型化.     

高压直流连续波光阴极注入器

根据高平均功率自由电子激光对电子束的要求,提出了直流高压连续波光阴极注入器,并进行了相应的束流动力学过程研究.采用特殊结构设计的静电加速腔,其加速梯度可以达到10 MV/m.当静电场的加速距离10 cm,漂移空间50 cm时,脉冲宽度为10 ps,阴极表面的束斑半径为2 mm,束团电荷为0.5 nC的电子束,输出束流归一化发射度为5 mm·mrad;用PARMELA程序进行了粒子动力学模拟,注入器输出束流归一化发射度为5.8 mm·mrad.     

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。     

6800微处理机在表面逸出功分布测量中的应用

测定样品(如阴极等)表面的逸出功的平面分布和数值分布,为表面研究提供了重要而丰富的信息。对于阴极研究,这是一个重要的研究课题。在工业摄像管光靶的位置上换放待研究的阴极样品,利用原电子枪产生的扫描电子束作为探测逸出功的探针,就构成低能电子扫描探针的测试系统。电子枪发射出固定的束流i_0。如果样品表面对枪阴极的接触电势差(V_d=(φ_c—φ_a)/e)是拒斥势的话,则束流中具有初始动     

在表面电子谱仪中应用双电子枪的建议(简报)

表面电子谱仪中用以探测的电子束流来源于电子枪。为了保证仪器的灵敏度和分辨率,对电子束流提出了复方面的要求:首先,对于不同的电子谱仪要求电子具有不同的能量,且单色性要好;其次是电子束流必须达到一定的强度;再者,则要求电子束的平行度要好,即电子束的收敛角要小,以及电子束斑也要小,以便进行微区分析等。而以上这些要求在电子枪的设计中往往是相互矛盾的。在电子枪中应用电子能量单色器,可以提高电子束流的单色性,减少能量离散;安装孔阑能减小电子束的收敛角,提高平行发;但二者均使电子束流强度减小。加大阴极发射,可以增大电子束流,但电子束斑也跟着增大,     

电子枪新型阴极的设计

轰击式LaB6阴极是一种电子枪的新型阴极,它不仅具有良好的电子光学系统结构,而且电子发射能力强大,对大功率电子枪的研制和开发有着重要意义.论述了新型轰击式LaB6阴极的工作原理、研究的意义、阴极材料的选择,并完成了轰击式阴极的设计和计算,设计完成了轰击式LaB6阴极的实验装置.通过实验得到,该轰击式LaB6阴极在阴极温度为1843K时具有最大发射电流450mA,其发射电流密度为3.58A/cm2.列举了典型试验数据并进行分析,得到所选用的LaB6的发射常数A为21.33,逸出功Φs为2.6eV,这与理论值非常接近,证明了试验的准确性和可靠性,该试验结果为大功率电子枪的开发研究、为大功率电子束焊接设备研制奠定了基础.     

利用相干渡越辐射测量自由电子激光的群聚

探讨了利用相干渡越辐射(CTR)来测量自由电子激光(FEL)群聚电子束的测量方法。根据相干渡越辐射(CTR)的特性,结合FEL中电子束群聚的特点,建立了理论模型。利用CAEP光阴极RF腔注入器、30 M eV射频加速器产生的30 M eV电子束及相应的FEL装置进行了实验验证。结果表明:群聚后电子束渡越辐射的强度大大高于非群聚电子束的辐射强度,而且辐射角也很小,反映了该辐射的相干性,由此可以给出电子束的群聚效果。     

低能强流注入器回顾

为粒子加速器提供束流的装置称为注入器.提供的束流能量低于100 keV,流强在mA量级的注入器被定义为低能强流(LEHC)注入器.该种注入器具有结构简单,注入束流流强高以及束流调节方便等优点.本文将从结构及设计要点等方面对该类型注入器进行回顾.     

直线加速器微波相位检测与调控研究

将微波相位检测技术与“束流能量极大化”方法相结合，设计了直线加速器微波相位检测与稳相调控系统，并进行了微波精密鉴相调相的实验研究．结果表明，在CW频率为2856MHz时，相位检测精度为2．0°，不仅能满足0．2GeV直线加速器作为0．8GeV电子储存环注入器的使用要求，而且可应用至其他多节加速段直线加速器微波系统．并从未来的直线加速器驱动的自由电子激光研究需求出发，成功地将微波相位检测精度提高到了优于0．3°的水平．     

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.     

基于非线性空间电荷振荡效应的电子束序列产生与优化

基于非线性空间电荷振荡效应可以进行超短电子束纵向整形,本文在清华大学汤姆逊散射X射线源平台上,利用此效应对ps间隔超短电子束序列的产生进行了优化研究.实验分别产生了总电荷量约为1 nC的7个和15个微束团,通过控制束流参数优化其聚束因子,并通过改变微波电子枪的发射相位实现了电子束微脉冲间隔从0.5到1.4 ps的调节.电子束序列形成后,由S波段加速管进一步将能量提高到～45 MeV以冻结纵向分布.本文还测量了该电子束相干渡越辐射产生的窄带太赫兹辐射,结果与电子束序列纵向结构预测一致.     

光阴极微波电子枪的时序同步

使用AVR单片机设计实现了合肥光源光阴极微波电子枪的时序同步电路,满足了该系统的特殊触发要求,帮助电子枪系统顺利实现出束;以极低廉成本实现了同类系统采用昂贵专用设备提供的功能;同时在实验结果基础上根据设计方案分析了信号抖动的来源,合理解释了抖动大小,并给出了提高精度升级系统的方案。     

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     

线性电子枪的计算机辅助设计与实验研究

为满足实验研究工作的需要,采用计算机辅助设计,完成了线性电子枪的结构设计。为使电子枪形成的电子束偏转１８０°或２７０°来加热金属,又进行了线圈磁场的理论计算,并采用等Ｂ磁铁设计,产生满足要求的均匀磁场。通过计算,分析了电子枪结构参数与束流特性的关系及磁靴结构与磁场强度的关系。在理论分析的基础上,进行了大量实验研究,最后得到了满足设计要求的电子枪。     

对用于油膜光阀电视图象投影器电子枪的改进

本文对油膜光阀电视图象投影器电子枪结构进行了改进,使电子枪束电流密度增大,上屏电流增加50%以上,为进一步提高电子枪的分辨率,降低阴极工作温度等创造了有利条件。     

自注入电子束的加速及其对激光尾场的影响

在激光等离子体相互作用中对自注入电子束的加速及其对尾场的影响进行了理论研究.自注入电子束在空泡底部削弱了激光尾波静电场.随着自注入电子束电荷密度的增加,尾波场结构明显改变和空泡纵向变长.随后的鞘层电子须以较高的初始纵向动量才能自注入到不断演化的空泡尾场中.当自注入电子束的库仑场大于空泡内静电场时,该电子束将驱动等离子体尾波场.     

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。     

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.     

轴对称扫描电子枪的理论分析与计算

为提高原子蒸气激光同位素分离（ＡＶＬＩＳ）中电子枪加热金属高密度蒸发的需要,运用电磁理论分别对轴对称扫描电子枪的束流特性和传输系统扫描特性进行了数值模拟。着重分析了电子枪的结构参数与束流特性的关系,以及束流传输元件与束流扫描特性的关系。进行了轴对称电子枪结构的计算机辅助设计,给出束流功率密度为１０ ｋＷ／ｃｍ ２ ,扫描长度１５ ｃｍ ,总功率为１００ ｋＷ 的轴对称扫描电子枪结构参数与束流特性的计算结果。     

强流电子枪近阴极发射面区的分析与计算

近阴极发射面区的分析与计算是强流电子枪计算过程的一个关键环节．文中提出了该区在温度限制下交叉电磁场空间电荷流的理论分析，与Ｋｉｎｏ短枪流理论相结合，可以对交叉电磁场空间电荷流进行完整的计算．在此基础上研制的Ｃ形带状强流电子枪计算软件包已用于实际电子枪的计算，计算结果与实测一致