低发射度光阴极微波电子枪理论与实验研究

发布时间：2021-06-06 18:49

　　光阴极微波电子枪是为电子加速器提供电子源的一个常用装置。加速器装置粒子束流运行的参数和稳定性依赖于电子源的性能。对于绝大多数的电子加速器装置来说，产生高品质电子束流是一个重要的核心任务。光阴极微波电子枪相对于其他电子枪来说，具有高的加速梯度，以及提供高品质束流。目前国内外大部分自由电子激光以及最新的超快电子衍射和超快电子显微镜装置上的电子枪都是光阴极微波电子枪。本文介绍的光阴极微波电子枪属于BNL/KEK/SHI型1.6cell电子枪。采用了多种对称的结构设计有效地去除了极化模式的影响。结构上的设计包括采用轴向耦合的方式去除了半腔上的激光孔，在整腔上与耦合有对称关系的位置有三个对应的真空孔结构。通过仿真模拟软件分析这些结构有效的去除了二极模、四极模的比重。对电子枪的Q值和分路阻抗等参数进行了优化，提升了微波电子枪的性能。并且进行了系统的电子枪的频率调谐和场分布分析实验。根据谐振腔的测量理论做了大量而完整的微波测量实验，对实验结果进行了细致的分析总结了微波电子枪的加工设计和工艺问题。本文还对双频微波电子枪进行了系统深入的理论研究。完成了2998/8994MHz双频微波电子枪的二维设计。设... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 光阴极微波电子枪的应用
        1.1.1 自由电子激光
        1.1.2 超快电子显微镜
        1.1.3 其他领域应用
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文内容
第二章 光阴极微波电子枪理论
    2.1 微波电子枪中的束流动力学分析
        2.1.1 电子在微波电子枪中的纵向运动
        2.1.2 电子在微波电子枪中的横向运动
    2.2 微波电子枪中的发射度分析
        2.2.1 发射度的来源和定义
        2.2.2 空间电荷效应引起的发射度
        2.2.3 RF 效应引起的发射度和热发射度
    2.3 发射度补偿技术
    2.4 谐振腔的微扰理论
第三章 S 波段光阴极微波电子枪设计
    3.1 光阴极微波电子枪波参量介绍
    3.2 电子枪腔体的 SUPERFISH 2D 设计
        3.2.1 SUPERFISH 设计方法方案
        3.2.2 腔型优化设计与结果
        3.2.3 SUPERFISH 设计分析
    3.3 光阴极微波电子枪 CST 三维设计
        3.3.1 CST 软件介绍
        3.3.2 模拟设计以及优化
        3.3.3 模拟结果以及分析
    3.4 模拟结果以及分析
第四章 光阴极微波电子枪的加工与冷测实验
    4.1 光阴极微波电子枪的加工
        4.1.1 加工 CAD 设计
        4.1.2 加工工艺和方法介绍
    4.2 光阴极微波电子枪焊接前腔体冷测实验
        4.2.1 调谐目标、方法和实验条件介绍
        4.2.2 冷测方法介绍
    4.3 微波测量
        4.3.1 频率测量
        4.3.2 Q 值测量
        4.3.3 耦合度的测量
        4.3.4 场分布测量
第五章 双频微波电子枪研究
    5.1 双频微波电子枪的设计
        5.1.1 双频微波电子枪的原理介绍
        5.1.2 双频微波电子枪设计介绍
    5.2 双频微波电子枪的束流动力学模拟
        5.2.1 双频微波电子枪中的电子能量
        5.2.2 双频微波电子枪对发射度的改善
        5.2.3 双频微波电子枪对能量相空间的改善
    5.3 双频微波电子枪中的发射度补偿过程
        5.3.1 发射度补偿中的参数设置
        5.3.2 发射度补偿中的谐波设置
        5.3.3 谐波补偿在束团压缩中的应用
        5.3.4 双频微波电子枪对束团压缩优化模拟
第六章 总结
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW微扰法场分布测量系统的设计及实现[J]. 张鹤,杨柳,王芳,林林,朱凤.  核电子学与探测技术. 2012(01)

硕士论文
[1]多端口矢量网络分析仪的校准与修正[D]. 袁春花.南京航空航天大学 2012
[2]Ka波段集成T/R组件研究[D]. 原象滨.电子科技大学 2011



本文编号：3214945