曲柄式磁压缩系统是北京大学SASE自由电子激光装置中非常重要的部分,通过其对电子束团的压缩为扭摆器提供高流强、短脉冲的电子束,使电子束在扭摆器内较短的距离实现饱和出光.曲柄式磁压缩需要利用偏离高频峰位的加速相位使得电子束产生能量-位置关联,主要讨论高频相位抖动与能量-位置关联的相互关系,高频相位抖动使得束团的能量-位置关联不同,即束团内电子能量随位置分布不同.进而研究其对磁压缩性能的影响,即能量-位置关联不一样会导致磁压缩得到的束团长度出现涨落.
磁压缩装置 SASE自由电子激光 高频抖动 能量-位置关联
1 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
通过引进包含tune调制的传输矩阵,模拟计算了由四极铁电源纹波所引起的tune调制对HIRFL-CSRm动力学孔径的影响.模拟计算中,对HIRFL-CSRm实际(lattice)跟踪1.0×106圈.从结果可以看出,动力学孔径随调制振幅的增大迅速减小,大体呈线性变化;动力学孔径随调制tune值的变化在研究范围内也有变化,变化的范围在0.049～0.089 m之间.
Tune调制 传输矩阵 动力学孔径 Tune modulation Transport matrix Dynamic aperture
1 中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的加速管中的空间电荷效应作了5点假设,建立了物理模型.对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响,以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析,得到了束内径向电位分布.结果表明:束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化,并在轴上达到最小值;而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化;空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落.而且对束流有发散作用,特别是在电子速度较低时更为明显.在考虑了空间电荷效应后,强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端,与弱流加速管相比,强流加速管的电场变化要大得多.
电子加速器 空间电荷效应 强流电子束传输 Electron accelerator Space-charge effect Intense current transport
1 北京大学,重离子物理研究所,北京,100871
2 重离子物理教育部重点实验室,北京,100871
3 中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
HIRFL-CSR的电子冷却系统是采用强流电子束对重离子束进行冷却.在冷却段漂移管区,由于强流电子束自身的空间电荷场和螺线管磁场的作用,使得电子束的包络发生振荡.通过求解电子束的横向包络方程,研究了强流电子束包络随电子束参数和螺线管聚焦磁场的变化关系.计算结果表明:对于不同的电子束能量和磁场,电子束包络的振荡频率也不相同;在相同的条件下,磁场越强,电子束包络振荡幅度越小,电子束能量越大,其包络的振荡频率也越快.
电子冷却 空间电荷场 包络方程 强流电子束 E-cooler Space charge field Envelope equation Intense electron beam
1 中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州730000
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
利用SLAC-226程序对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的电子枪光学系统性能进行了研究.计算程序以带电粒子的洛伦兹力运动方程的相对论形式为基础,在充分考虑了空间电荷效应和电子自身产生磁场的情况下编写而成.在该程序中,网格的划分采用正方形网格;解泊松方程采用半迭代切比雪夫法;解轨迹方程采用四阶龙格-库塔法.经过对轴上电位的优化计算,得到了轴上电场的分布,电子轨迹以及阳极孔处的径迹斜率等结果,并且对外加电场与空间电荷场对束流的聚焦作用作了比较分析.计算发现,电子初始角和初始能量(对束流的)聚焦性能影响很小,二极管间距d=58.5mm时对束流聚焦最有利.
强流电子枪 电子加速器 电子光学 High current electron gun Electron accelerator Electron optics
1 北京大学,重离子物理研究所,北京,100871
2 重离子物理教育部重点实验室,北京,100871
3 中国科学院,近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
量子束流物理学是近年来发展起来的处理束流传输的全新方法,它是经典束流物理学的有益补充.介绍了量子束流物理学的热波模型和基于狄拉克方程的相对论电子束磁透镜量子理论,并与经典束流物理学方法进行了比较.
量子束流物理学 经典束流物理学 量子效应 Quantum beam physics Classical beam physics Quantum effect
1 中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
通过求解电子冷却系统中冷却段漂移管区的强流电子束产生的空间电荷场,研究了电子束空间电荷效应对电子温升的影响.结合HIRFL-CSR电子冷却系统的典型参数,得到了电子在自身空间电荷场和纵向螺线管磁场组成的交叉场作用下产生的漂移速度和由此引起的附加温度大小,并指出减小电子束空间电荷效应的方法.
电子冷却 空间电荷 冷却效率 漂移速度 温升 Electron cooler Space charge Cooling efficiency Transversal drift velocity Temperature rise
1 中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关.由于强流电子束自身产生的空间电荷场,使得电子束的速度离散,增加了电子束温度,降低了冷却效率.为了减小空间电荷效应,HIRFL-CSR的电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却.通过分析实心电子束和空心电子束的空间电荷场,研究了其对电子束速度和温度的影响.
电子冷却 空间电荷场 空心电子束 Electron cooling Space charge field Hollow electron beam
