光阴极微波电子枪中超低束流发射度实现的探索性研究

发布时间：2021-08-25 18:30

　　对基本粒子的探索和对超快和超小尺度下物质结构认知的需求推动了现代大型电子直线加速器应用的发展。为满足这些应用对电子源的需求,往往采用光阴极微波电子枪和光阴极注入器提供低发射度、高峰值流强的电子束。电子束从光阴极表面产生后,其发射度会在后续的加速、聚焦及聚束过程中增长。如何进一步降低初始发射度并抑制发射度增长是近年来研究的焦点。本论文对光阴极注入器中超低束流发射度的获得进行了探索性研究,一方面研究了阴极表面状况对热发射度的影响,另一方面探索了光阴极注入器中抑制发射度增长的新方法。真实阴极表面是随机缓变表面,其表面起伏不仅会造成光电子发射方向的离散,也会产生横向电场分量,进而导致热发射度增长。为预测真实阴极表面粗糙度对热发射度造成的影响,我们引入点扩散函数计算方向离散效应,利用任意缓变表面电场分布近似公式计算横向电场效应,给出了真实阴极表面粗糙度热发射度的解析公式,并进行了模拟验证。解析和模拟结果表明,对于经过精细机械打磨的阴极,其粗糙度热发射度增长可忽略不计。金属阴极表面存在纳米尺度周期结构时,能够与入射激光耦合产生表面等离激元,显著加强光阴极对光子的吸收。我们对表面纳米结构阴极的发射特... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：215 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２?ＭｅＶ?ＵＥＤ原理图Ｗ

１．１．２?ＭｅＶＵＥＤ??ＭｅＶ?ＵＥＤ即兆电子伏超快电子衍射，是一种将超短的ＭｅＶ电子束作为探针，??观测物质结构的快速变化过程实验手段。其原理见图１．２。??图１．２?ＭｅＶ?ＵＥＤ原理图Ｗ。??ＭｅＶ?ＵＥＤ的空间和时间分辨率如下式描述口］：??Ａ?２；ｒ?Ｓｎ?．．．．??Ａｓ?—?—??（１－６）??了?＝?＞／巧?＋?请?＋?请Ａ?＋?与Ｍ?（１－７）??其中Ｊｅ为电子的康普顿波长。由上式可见在电子探针横向尺寸（Ｔｘ?（即样品上的??２??

枪中多极场对发射度的改变显现出来，因此电子枪结构／功率馈入变得对称化ＰＡＷ，??并采用跑道型稱合孔抑制多极模Ｐ２’３３３；?；ｒ模工作时激发起的０模对发射度造成影??响，因此优化束流孔扩大频率间隔？。电子枪腔型的发展过程见图１．４。在这一??阶段中，一个重要的里程碑是应用于ＬＣＬＳ的光阴极注入器中的光阴极微波电子??枪，它驱动了世界首台硬Ｘ射线自由电子激光（即直线加速器相干光源ＬＣＬＳ），??它集成了这一阶段对电子枪腔型的优化，其腔型设计见图１．５。??第三除段中，电子枪的腔型造成的发射度增长已经很小，注入器出口处的发射??度近似由热发射度、非线性ＲＦ发射度及非线性空间电荷发射度组成Ｐ４３。此阶段人??们开始优化整个注入器结构及激光参数。针对非线性空间电荷力，ＫＶ分布＾５］被??动力学模拟证明可有效抑制非线性空间电荷力发射度增长Ｐ６’３７＾，进而激光整形、??５??

【参考文献】：
期刊论文
[1]光阴极电子枪中金属光阴极的热发射度研究[J]. 何小中,唐传祥,黄文会,林郁正.  高能物理与核物理. 2004(09)
[2]基于汤姆逊散射的X射线光源的物理问题研究[J]. 黄文会,何小中,黄刚,唐传祥,林郁正.  高能物理与核物理. 2004(04)

博士论文
[1]基于汤姆逊散射X射线源的理论及初步实验研究[D]. 杜应超.清华大学 2006



本文编号：3362632