1 上海交通大学 物理与天文学院协同创新中心 激光等离子体教育部重点实验室，上海 200240
2 中国科学院 高能物理研究所，北京 100080
3 中国科学院大学，北京 100049
电子束在基础科学研究、工农业生产和医疗领域发挥了重要作用。提出了一种新型的电子源技术方案：高功率激光脉冲轰击金属丝靶，可以产生大量能量在百keV量级的热电子，一部分热电子在丝靶表面自生电磁场的作用下沿着丝靶运动，丝靶后方可以获得指向性良好的电子束。实验上成功在金、钨和铜丝靶后方获得了电子束团，测量了束团束斑、电荷量和能谱。铜丝靶单发实验收集到的电子束团总电荷量可达3 nC，能量分布在0～240 keV区间内，能谱在100 keV附近呈现峰值。提出了微波压缩方案，设计了2腔微波聚束腔，利用ASTRA对微波腔压缩过程进行了模拟计算。结果显示，可以将电荷量1 nC、长度55 ps的束团压缩至27 ps，满足后续微波加速器对电子源的要求。
电子束 激光脉冲 金属丝 束团压缩 electron beam laser pulse metal wire bunch compression 强激光与粒子束
2021, 33(9): 094003
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为得到微脉冲束团长度在百fs量级且高重复频率, 设计了一种紧凑型的强流电子枪结构--独立调谐微波热发射电子枪。该电子腔具有双驻波加速腔, 两个驻波加速腔之间相互没有耦合, 可以分别独立地馈入功率、调节相位。通过优化功率与相位, 可以得到较优的束流品质, 同时避免了α磁铁和激光系统的使用, 使得结构更加紧凑。并采用外注入式结构增大流强、降低能散度, 同时消除电子反轰对阴极的负面影响。对不同结构参数的腔体进行1维和3维束流动力学计算, 可以得到较为理想的腔体参数。通过调节预注入器的馈入功率和粒子入射相位, 可以进一步的压缩束团长度。
热发射 独立调谐腔 外注入式 束团压缩 预注入器 thermionic independently tunable cell external injecting bunch length compression pre-injector
