中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
从热发射理论出发，推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度的一般计算形式。针对一种最常见的温度径向分布近似模型，给出了均方根发射度随温度非均匀性变化趋势的理论数值解。基于有限差分法粒子仿真技术统计了热阴极的本征发射度，仿真结果与理论解一致，验证了非均匀发射热阴极本征均方根发射度一般形式的正确性。结果表明，径向温度非均匀性引起均方根发射度显著变化，非均匀系数为10%时引起均方根发射度下降约15%。本文建立的理论形式和仿真方法可以有效评估束流品质控制目标和工程热设计之间的依赖关系，以指导高效费比的工程设计。
热阴极 有限差分电磁场粒子仿真 本征发射度 温度非均匀性 阴极寿命 thermionic cathode FDTD-PIC intrinsic emittance temperature variation cathode lifetime 强激光与粒子束
2018, 30(3): 035101
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
神龙二号加速器是一台以MHz猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器。该加速器输出的三脉冲电子束, 相邻两脉冲间最小时间间隔300 ns, 而且可调, 每个脉冲电子束的电子能量18~20 MeV、束流强度大于等于2 kA。当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时, 可产生三个强X光脉冲, X光斑点尺寸小于等于2 mm(FWHM), 距靶1 m处照射量大于等于7.74×10-2 C/kg (300 R)。该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等。
直线感应加速器 三脉冲 猝发 脉冲功率 束流 linear induction accelerator three pulses burst pulse power beams 强激光与粒子束
2016, 28(1): 010201
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳621900
2 北京科技大学 新金属材料国家重点实验室， 北京100083
在2 MeV直线感应加速器注入器平台上开展了天鹅绒阴极与碳纳米管阴极的强流脉冲发射特性综合实验。研究结果表明：天鹅绒阴极与碳纳米管阴极均具有强流脉冲发射性能，在1.61 MV的二极管电压下，天鹅绒阴极与碳纳米管的发射电流密度分别为84，108 A/cm2；启动时间分别为21，40 ns；放气量分别为0.29，0.91 Pa·L;放出气体分子数目与发射电子数目之比分别为64，225;两种冷阴极强流脉冲发射时的放气质谱相似。
天鹅绒阴极 碳纳米管阴极 强流脉冲发射 放气 velvet cathode carbon nanotube cathode intense pulsed emission outgassing
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
给出一台脉冲间隔100～1 000 ns、脉冲数2~5个、二极管电压3 MV、引出束流强度2.5 kA的猝发多脉冲电子束源的物理设计及初步调试结果。在设计中，采用感应叠加和阻抗匹配方案获得二极管高电压脉冲；试验中分别采用天鹅绒和大发射面储备式热阴极获得猝发多脉冲电子束。调试结果表明：采用大发射面热阴极可避免阴极等离子体产生，确保二极管在猝发多脉冲状态下稳定运行。初步调试获得大于2.7 MV猝发三脉冲二极管高压，并获得1.6 kA的三脉冲电子束流。
多脉冲电子束源 感应叠加器 天鹅绒阴极 热储备式阴极 multi-pulsed electron source inductive adder velvet cathode thermionic dispenser cathode
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
2 中国电子科技集团公司 第十二研究所， 北京 100039
为获得kA级热发射电子束，研制了直径为100 mm钪酸盐热阴极组件，并建立了适应大面积热阴极实验环境的2 MV 注入器试验平台。实验在二极管真空3.7×10-5 Pa、二极管电压1.95 MV、脉宽120 ns(FWHM)、阴极温度1 120 ℃时，获得最大收集电流1 038 A，发射电流密度约13 A/cm2。实验结果表明，工作状态下阴极发射能力与激活温度、系统真空度关系密切。
直线感应加速器 阴极组件 二极管 电流密度 linear induction accelerator thermionic dispenser cathode diode current density
1 四川大学物理科学与技术学院,四川,成都,610065
2 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵阳,621900
介绍一种直径为φ55 mm的锇膜(411M)储备式热阴极,并以此为基础,建立了一套脉冲电压幅度为200 kV、脉冲平顶宽度大于等于2 μs的长脉冲功率源以及配套的加热系统与高压隔离网络电路.在阴极灯丝工作电流18 A,阴极温度1 165 ℃,二极管电压75 kV条件下,在该阴极试验平台上获得52 A的空间电荷限制流,实验结果与理论计算基本吻合.实验中还发现,阴极的放气源将严重影响阴极发射能力.
直线感应加速器 二极管 储备式热阴极 电流密度 Linac（linear induction accelerator） Diode Thermionic dispenser cathode Current density
