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直线感应加速器磁透镜的模拟

作　者: 娄丽萍
导　师: 刘盛纲
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 磁透镜直线感应加速器有限差分法粒子模拟聚焦段
分类号: TL53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 12次
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内容摘要

随着计算机的高速发展,各国的粒子模拟软件日益成熟,数值模拟方法在研制真空电子设备方面发挥着越来越关键的作用,它为电子设备的验证和优化,缩短研发周期,减少实验和经费开销。然而多数的粒子模拟软件是通过导入磁场数据来设置静磁场的,其自身并没有计算磁透镜的模块,这样就加大了设计直线感应加速器的难度。本文主要工作就是对直线感应加速器聚焦段磁透镜差分算法进行深入研究,并使其与电磁粒子模拟算法有机结合,在CHIPIC软件基础上研发三维直线感应加速器专用电磁粒子模拟软件中实现磁透镜计算模拟模块。文中首先利用有限差分法计算磁元件磁场,然后将所得磁场分布设置到三维模型中。用粒子模拟方法来模拟聚焦段内电子注的传输、聚焦过程。模拟过程中改变螺线管电流、磁元件的位置、磁透镜激励电流以及调节电压等参数,将模拟结果和实验结果作对比,得到尽可能小的电子束焦斑直径,最后确定合适的参数。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 直线感应加速器概述  8-11
    1.1.1 直线感应加速器的发展和历史  8-10
    1.1.2 直线感应加速器的工作原理和基本结构  10-11
  1.2 直线感应加速器在闪光X 射线照相的应用  11-12
  1.3 粒子束流聚焦方式  12-13
  1.4 影响焦斑尺寸的因素  13
  1.5 论文的选题依据和研究意义  13-14
  1.6 本论文的主要工作及主要内容  14-16
第二章有限差分法的基本理论  16-28
  2.1 引言  16-18
  2.2 有限差分法的应用  18-19
  2.3 利用有限差分法解二维电磁场域的目的  19
  2.4 有限差分法的原理  19-22
  2.5 二维场域的边界条件  22-26
    2.5.1 第一类边界条件(狄里赫利条件)  23-24
    2.5.2 第二类(Neumann 边界条件)和第三类边界条件  24-26
  2.6 有限差分方程的常用数值解法  26-28
第三章磁透镜磁场的计算  28-38
  3.1 磁透镜的结构  28-29
  3.2 磁标势法计算磁透镜磁场  29-30
  3.3 磁矢势法计算磁透镜磁场  30-32
  3.4 磁透镜的磁场分布  32-35
  3.5 磁标势法和磁矢势法的优缺点  35
  3.6 总结磁透镜模块计算流程图  35-38
第四章直线感应加速器聚焦段的三维数值建模  38-59
  4.1 直线感应加速器聚焦段结构和模型的建立  38-41
  4.2 聚焦段磁场的设置  41-43
  4.3 模拟结果  43-51
    4.3.1 不同情况下得到的模拟结果  43-50
    4.3.2 效果理想的模拟结果  50-51
  4.4 磁透镜参数变化对聚焦性能影响的计算  51-57
    4.4.1 磁透镜峰值磁场B 和激励电流的关系  51-52
    4.4.2 辅助透镜(SL1)参数变化对聚焦性能的影响  52-54
    4.4.3 末级透镜(SL3)参数变化对聚焦性能的影响  54-57
  4.5 小结  57-59
第五章工作总结  59-61
  5.1 全文总结  59
  5.2 工作中的不足  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
攻硕期间取得的研究成果  64-65

直线感应加速器磁透镜的模拟

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