学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超导腔-光阴极注入器物理与实验研究

作　者: 金晓
导　师: 周传明；许州
学　校: 中国工程物理研究院北京研究生部
专　业: 核技术及应用
关键词: 超导谐振腔 光阴极 微波电子枪 耦合器
分类号: TL55
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
下　载: 106次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


超导加速器技术和光阴极技术在高平均功率自由电子激光的研究中占有重要地位。本文围绕超导腔-光阴极注入器实验研究工作，在分析实验系统中的物理问题和探索总体集成实验技术的基础上完成的。 根据超导腔表面的射频电阻特性，对超导腔和常温腔在频率选择、腔形设计上的不同进行了分析。由于超导腔采用大束孔、低阻抗腔形，通过对π模圆柱谐振腔场分布的解析分析，并与实际超导腔轴上纵向场分布数值模拟的结果进行对比，得到了超导腔轴上纵向场分布的解析表达式。利用MAFIA程序对单腔超导腔中的高阶模进行了计算，得到了其模式、频率及场分布，并对束流的长程尾场效应进行了简要的分析。 在微波系统与加速腔匹配的问题中，通过确定束流负载的并联导纳，将复杂的问题简单化，得到的匹配条件与用激励源方法得到的结果一致。由于超导腔的射频损耗极小，其束流负载效应变得很重要。从分析超导腔的储能入手，得到了加速腔建场强度与束流负载之间的关系。 在超导腔束管耦合器的设计中，将耦合器分成波导阻抗变换和波导同轴转换两个部分，降低了设计难度。通过对束管耦合器耦合度的解析分析、数值模拟计算和实验测量，确定了其耦合度的变化规律。 在光阴极RF Gun束流动力学分析中，在K．J．Kim理论的基础上，通过增加首腔腔长作为新的变量，分析了电子束的纵向运动，得到了首腔腔长与初始注入相位的关系。 在束流横向发射度的分析中，引入了发射度增长因子的概念，使得在分析线性效应引起发射度增长时的物理图像更加清晰。在首腔腔长可变的条件下，分析了射频场效应和空间电荷效应对束流发射度增长的影响。解析分析显示，适当增加光阴极RF Gun首腔腔长，减小电子束的注入相位，可以改善束流品质，提高束流纵向压缩比，减小由于空间电荷效应和射频场效应引起的束流发射度增长。 与常规加速器相比，超导腔-光阴极注入器实验系统复杂、技术难度大，实验周期长。超导腔-光阴极注入器实验系统由四倍频Nd：YAG锁模激光器、Cs2Te光阴极、2+1／2微波电子枪、L波段3．5MW脉冲微波源，1．3GHz单腔超导铌腔，500W连续微波源，超导腔束管耦合器，4．2K低温恒温容器，液氦制冷系统， 超导偷光阴极注人器物理与实验研究同步控制系统，束流参数诊断，真空系统等构成。2001年6月在中物院进行了首次超导腔－光阴极注入器原理性实验，实验获得的束流参数为：柬流能量3．4MeV，微脉冲束流0．IA，超导腔能量增益0．58MeV，宏脉冲宽度lps。

全文目录


第1章 绪论  9-21
  1．1 超导加速器技术的发展  9-12
  1．2 微波电子枪（RF Gun）技术的发展  12-15
  1．3 超导腔-光阴极注入器中的主要物理问题  15-17
    1．3．1 SC-RF Gun中的关键技术困难  15
    1．3．2 超导腔-光阴极注入器中的物理问题  15-17
  1．4 选题背景与主要研究内容  17-21
第2章 超导谐振腔物理基础  21-41
  2．1 超导腔表面的射频电阻  21-24
  2．2 超导腔的腔形选择  24-26
  2．3π模圆柱谐振腔场分布的解析计算  26-30
  2．4 超导腔轴上电场的数值模拟修正  30-34
  2．5 高阶模效应  34-39
  2．6 小结  39-41
第3章 超导腔的微波耦合及束流负载效应分析  41-59
  3．1 微波系统与加速腔的匹配  41-44
  3．2 超导腔束流负载效应分析  44-47
  3．3 超导腔束管耦合器设计  47-50
  3．4 超导腔束管耦合器耦合度解析分析  50-52
  3．5 超导腔束管耦合器耦合度数值分析  52-55
  3．6 耦合度的实验测量  55-57
  3．7 小结  57-59
第4章 光阴极RF Gun束流动力学分析  59-75
  4．1 光阴极RF Gun中电子的纵向运动  59-64
  4．2 电子束横向发射度  64-65
  4．3 射频场效应引起的发射度增长  65-68
  4．4 空间电荷效应引起的发射度增长  68-72
  4．5 发射度补偿  72-74
  4．6 小结  74-75
第5章 超导腔-光阴极注入器实验研究  75-97
  5．1 光阴极注入器  75-79
  5．2 超导加速段  79-82
  5．3 液氦低温系统  82-91
    5．3．1 液N_2的基本特性  82-83
    5．3．2 液~4He的基本特性  83-85
    5．3．3 L5液氦制冷循环  85-87
    5．3．4 低温恒温器系统  87-91
  5．4 超导腔-光阴极注入器实验  91-96
  5．5 小结  96-97
第6章 结语  97-99
致谢  99-101
参考文献  101-107

相似论文

  1. 井下数据电磁感应传输方法的研究,TE928
  2. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  3. 基于光纤非线性效应的全光逻辑门的研究,TN253
  4. 硅基集成光栅耦合器及其偏振无关特性研究,TN622
  5. 永磁磁力耦合器设计与关键技术研究,TN622
  6. 应用于多波束阵列天线的Butler阵的研究,TN820
  7. 360°电调移相器的设计与优化,TN623
  8. 宽带高平坦度高方向度定向耦合器的设计研究,TN622
  9. 微波通信系统中小型化混合环研究,TN925
  10. 光纤陀螺偏振误差及关键器件的研究,TN253
  11. 混合动力商用车动力系统设计及性能分析研究,U469.7
  12. 基于表面等离子体的光学定向耦合器,TN622
  13. 光纤声发射传感系统研究及应用,TN253
  14. 超细径保偏光纤耦合器微制作系统关键技术的研究,TN253
  15. 类菱形混合动力电动汽车耦合器的优化设计,U469.72
  16. 毫米波段基于TE_（21）模差网络设计,TN62
  17. 全固态保偏光子晶体光纤及其功能器件,TN253
  18. 光纤耦合器制作与光谱特性分析,TN253
  19. 球聚焦型3×1光纤耦合器的研究,TN622
  20. 光子晶体的滤波特性及分束器的优化设计,O734
  21. 高速无接触式电磁耦合器机理与特性研究,TN622

中图分类: > 工业技术 > 原子能技术 > 加速器 > 电子束聚变加速器
© 2012 www.xueweilunwen.com