1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院, 北京 100871
磁控溅射镀膜电源是磁控溅射系统中的关键设备之一。根据铌靶和锡靶溅射处理装置的技术要求, 研制了一套输出电压0~800 V可调、脉冲宽度5~200 μs可调、频率0~60 Hz可调、在脉冲电流最大幅值约150 A的磁控溅射镀膜电源, 分别给出了该电源在铌靶负载和锡靶负载下的实验结果。设计上采用高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路方法, 解决了高功率磁控溅射在重复频率工作下有时不能成功溅射粒子、电离时刻不一致、溅射起弧打火靶面中毒、溅射效率低等问题, 降低了磁控溅射装置内气体的工作气压, 实现低气压溅射镀膜, 提高了靶材的溅射效率, 减小薄膜表面粗糙度。通过大量实验论证, 该电源达到了理想的溅射效果, 满足了指标要求。
高压预电离 双极性脉冲 低气压溅射 等离子体 high voltage preionization bipolar pulse low pressure sputtering plasma 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040020
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院, 北京 100871
双极性脉冲电源是磁控溅射系统中的关键设备之一。根据铌溅射处理装置的技术要求，研制了一套输出电压0~800 V可调、脉冲宽度20~200 μs可调、频率0~60 Hz可调、脉冲电流最大幅值约150 A的双极性脉冲电源，分别给出了该电源在水电阻负载和等离子体负载下的实验结果。设计上采用DSP控制开关电源的方式对储能电容器进行恒流充电；综合应用FPGA，PLC及触摸屏组成人机交互系统，控制输出光脉冲信号，经负压偏置驱动后使桥式结构的脉冲形成网络产生正负交替双极性脉冲。通过大量实验论证，该电源解决了等离子体负载放电打弧等问题，达到了理想的溅射效果，满足了指标要求。
双极性脉冲 桥式脉冲形成网络 等离子体 bipolar pulse FPGA FPGA pulse forming network plasma 强激光与粒子束
2018, 30(4): 045004
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 四川省国防科技工业办公室, 成都 610051
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
4 北京大学 重离子物理研究所, 北京100871
5 清华大学 工程物理系, 北京 100084
中国工程物理研究院基于超导射频直线加速器的谐振腔型太赫兹自由电子激光(CTFEL)于2017年8月29日16时首次饱和出光，并稳定运行，中心频率2.56 THz，谱宽1.9%，宏脉冲平均功率大于5.7 W。
自由电子激光 太赫兹 光阴极直流高压电子枪 射频超导加速器 平面型波荡器 free electron laser oscillator Terahertz photocathode high-voltage DC electron gun superconducting RF linac planar undulator 强激光与粒子束
2017, 29(10): 100101
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院, 北京 100871
在脉冲电路设计中, 需要根据实际应用的波形要求和负载特性选择、设计其电路构型。工程设计中常用的时域波形叠加和参数扫描等波形构型设计方法存在较大局限性, 难以形成对脉冲波形构型的物理本质、脉冲电路结构对负载的适应性等方面的系统认识。从分析影响脉冲波形构型的基本要素入手, 从时域和频域角度对脉冲波形构型及其电路实现方法进行系统的分析和归纳, 给出时域和频域的电路构型设计方法及相应的电路参数解算方法, 使设计人员可采用解析分析方法判断电路中元器件参数的调整方向, 同时推动电路设计创新。
脉冲 电路设计 波形构型 时域分析 频域分析 pulse circuit design structure of waveform analysis in time-domain analysis in frequency-domain 强激光与粒子束
2017, 29(12): 125002
1 中国工程物理研究院 研究生部
2 应用电子学研究所，四川绵阳 621999
3 北京大学重离子研究所，北京 100871
4 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川绵阳 621999
设计了中物院太赫兹科研装置超导加速器低电平控制系统的射频前端部分，采用了信号源8663A 与直接信号发生器板卡AD9858 结合的方案，产生射频前端所需的30.72 MHz 中频信号和1330.72 MHz 本振信号。采用AD9510 时钟板产生ADC 和DAC 采样所需的频率122.88 MHz和245.76 MHz，采样信号时间抖动仅为4 ps，由此引起的幅值采样误差和相位采样误差分别为±0.04%和±0.025%，符合设计要求。
射频前端 时钟分配 上下变频 低电平控制 超导加速器 RF front-end clock distribution up-down converter low level control superconducting accelerator 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 462
在交汇段设计理论的基础上,针对北京大学ERL的具体情况,对交汇段的束流传输结构进行了优化设计,通过模拟得到了满足要求的一组设计参数;研究了空间电荷效应以及相干同步辐射对束流发射度、能散及包络的影响.结果表明:空间电荷效应对发射度影响不大,但对束流包络影响较明显;相干同步辐射引起的发射度增长及能散较小,且不影响束流包络.
能量回收直线加速器 交汇段 消色散 空间电荷 相干同步辐射
设计了用于PKU-FEL注入器的腔式位置诊断装置.该BPM腔采用的偶极模TM110模的频率与PKU-FEL主加速器的基模频率一致,都是1.3 GHz；通过在圆形腔上镶入两个完全一致的矩形腔解决了腔式BPM的Cross-Talk问题. 根据PKU-FEL的设计要求,所设计的BPM腔的最小位置响应约10 μm,动态范围大于30 mm,时间响应小于束团间距.还估算了该BPM腔引起的束团功率损耗.结果表明,BPM腔引起的束团功率损耗是可以忽略的.
腔式BPM 位置分辨 时间响应 功率损耗
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 北京大学重离子物理研究所,北京,100871
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
阐述了2-cell Telsa腔的设计.用3维程序HFSS分析了其高阶模的特点,给出了高阶模的主要参数频率、品质因数、分路阻抗以及模式的电场分布,并且π模的电场分布与Superfish的模拟结果相比较,两者是一致的.最后,简要分析了各高阶模对电子加速的影响,分析表明高阶模降低了电子加速效率和束流的稳定性.
2-cell腔 高阶模 电子加速 2-cell cavity HOMs HFSS HFSS Accelerating electron 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1735
1 北京大学重离子物理研究所,北京,100871
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
超导加速器由于具有极高的Q值,因此表现出较强的腔束相互作用,尤其是在以CW模式运行下,严重时会产生束流崩溃(BBU)效应.德国TESLA式的9-cell超导串腔在束流负载为1 mA,束团重复频率为81.25 MHz情况下,对其高阶模的产生及相应的功率水平进行了分析.结果表明:对于该腔的主要高阶模,谐振偏差值在π/4以上,束流没有发生谐振,高阶模功率在mW量级.
超导腔 高阶模 CW模式 Superconducting cavity High order mode CW operation
