一种高捕获率电子直线加速器设计研究
发布时间：2022-01-11 06:54
电子直线加速器在医学、工业和农业等领域有巨大的应用价值。电子枪和加速管是电子直线加速器的关键部件,电子枪产生的电子束注入加速管后会进行加速,注入电子的捕获率对加速器的输出功率有重要影响。本文对热阴极电子枪与行波加速管中的电子束运动过程展开研究,完成了一台高捕获率的电子直线加速器的物理设计。而且输出束流的能散度较好,在工业辐照领域具有一定应用价值。为了使电子枪出口处束流参数满足加速结构的要求,本文利用电子枪仿真软件,基于经典的皮尔斯电子枪模型,完成一台45keV的热阴极直流电子枪的物理设计。仿真结果显示,该电子枪的聚焦效果和层流性均较好。在加速结构的设计中,基于束流动力学,提出了一种变相速、变场强的加速结构,编写了加速管中粒子纵向运动的MATLAB计算程序,验证了高捕获率加速结构的可行性,并初步完成了加速结构的相速及场强的分布设计。在束流动力学计算结果的基础上,完成了加速管的聚焦系统的设计。利用高频电磁仿真软件完成加速管各个腔体的设计,并利用束流仿真软件PARMELA对该加速管的加速性能进行检验,结果与加速结构的理论计算相一致,表明该加速管设计是可行的。最后基于工程实际完成了聚焦线圈水冷...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EuropeanXFEL装置示意图
图 1-1 European XFEL 装置示意图K 的紧凑型能量回收型加速器(Compact Energy Recovery Lin加速器工作方式不同，加速后的电子束经过利用后，经过减速电子会回到加速管的首端，再次加速，实现大部分加速电子的如图 1-2 所示，从能量的角度来说，cERL 是一种理想的直年建成并开始运行调试。为了获得超高亮度而且发射度较小的源采用光阴极电子枪，电子束亮度达到 105A/sr/m2，电子束出电子束从电子枪射出后，经过偏转段进入加速管。为了避免加品质造成的影响，cERL 的加速管采用工作频率为 1.3GHz 的度 15MV/m，能将电子束能量加速到 35MeV。实验证明 cE，为今后 3GeV 的 ERL 的建设提供了基础。
图 2-5 盘荷波导结构波导结构，可以看作多个圆柱腔之间的耦合的结构，而最在TM 模式下的场分量表达式为： ( ) ( ) ( ) ′( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ′( ) ( ) ( ) ； ；( ) ( ) 腔中的场分布可以看成是沿着圆柱波导正向和反向相互
【参考文献】：
期刊论文
[1]大连极紫外相干光源[J]. 余永,李钦明,杨家岳,王光磊,史磊,丁洪利,陶凯,汤振兴,贺志刚,陈志超,田宇欢,戴东旭,吴国荣,张未卿,杨学明,冯超,陈思,王震,谷端,陈杰,刘晓庆,兰太和,冯冽,张文艳,钟少鹏,张俊强,李林,肖诚成,李昊,赵欢,陈广花,朱海君,丁建国,黄毛毛,张伟,赖龙伟,杨夫彬,王光宏,相升旺,胡晓,刘以勇,孙森,高飞,蒋志强,周孝轩,刘永芳,吴勇华,陈志豪,王锐萍,黄大章,张猛,邓海啸,李宾,林国强,俞路阳,阎映炳,阎山川,夏晓彬,周巧根,刘波,顾强,谷鸣,方国平,冷用斌,殷立新,王东,赵振堂. 中国激光. 2019(01)
[2]低烟无卤电缆辐照交联影响因素的探讨[J]. 鲍艳鹏,李世欣,潘茂龙,宋怀旭,王秀玉. 电线电缆. 2018(02)
[3]果蔬辐照保鲜技术应用[J]. 赵晓南,王成波,胡少新. 黑龙江农业科学. 2011(08)
[4]钨热阴极发射机制的研究进展[J]. 郝世明,聂祚仁. 中国钨业. 2007(03)
[5]直线加速器-探测器系统在海关大型集装箱检查工程中的应用[J]. 张敏,张道茹. 无损探伤. 2000(02)
[6]海关集装箱检测用电子直线加速器聚焦线圈磁场设计与测试[J]. 李泉凤,刘耀红,汪富生. 原子能科学技术. 1995(06)
博士论文
[1]紧凑型亚毫米波FEL预注入器关键技术研究[D]. 胡桐宁.华中科技大学 2013
[2]S波段电子直线加速器高功率同轴负载的研究[D]. 孙袁.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]一种微波栅控直流电子枪初步物理设计[D]. 谢应猛.中国科学技术大学 2015
[2]用于产生THz波的15MeV Linac初步物理设计[D]. 喻娇.华中科技大学 2007
[3]S波段加速结构与粒子动力学设计研究[D]. 刘华昌.中国原子能科学研究院 2006
本文编号：3582318
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EuropeanXFEL装置示意图
图 1-1 European XFEL 装置示意图K 的紧凑型能量回收型加速器(Compact Energy Recovery Lin加速器工作方式不同，加速后的电子束经过利用后，经过减速电子会回到加速管的首端，再次加速，实现大部分加速电子的如图 1-2 所示，从能量的角度来说，cERL 是一种理想的直年建成并开始运行调试。为了获得超高亮度而且发射度较小的源采用光阴极电子枪，电子束亮度达到 105A/sr/m2，电子束出电子束从电子枪射出后，经过偏转段进入加速管。为了避免加品质造成的影响，cERL 的加速管采用工作频率为 1.3GHz 的度 15MV/m，能将电子束能量加速到 35MeV。实验证明 cE，为今后 3GeV 的 ERL 的建设提供了基础。
图 2-5 盘荷波导结构波导结构，可以看作多个圆柱腔之间的耦合的结构，而最在TM 模式下的场分量表达式为： ( ) ( ) ( ) ′( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ′( ) ( ) ( ) ； ；( ) ( ) 腔中的场分布可以看成是沿着圆柱波导正向和反向相互
【参考文献】：
期刊论文
[1]大连极紫外相干光源[J]. 余永,李钦明,杨家岳,王光磊,史磊,丁洪利,陶凯,汤振兴,贺志刚,陈志超,田宇欢,戴东旭,吴国荣,张未卿,杨学明,冯超,陈思,王震,谷端,陈杰,刘晓庆,兰太和,冯冽,张文艳,钟少鹏,张俊强,李林,肖诚成,李昊,赵欢,陈广花,朱海君,丁建国,黄毛毛,张伟,赖龙伟,杨夫彬,王光宏,相升旺,胡晓,刘以勇,孙森,高飞,蒋志强,周孝轩,刘永芳,吴勇华,陈志豪,王锐萍,黄大章,张猛,邓海啸,李宾,林国强,俞路阳,阎映炳,阎山川,夏晓彬,周巧根,刘波,顾强,谷鸣,方国平,冷用斌,殷立新,王东,赵振堂. 中国激光. 2019(01)
[2]低烟无卤电缆辐照交联影响因素的探讨[J]. 鲍艳鹏,李世欣,潘茂龙,宋怀旭,王秀玉. 电线电缆. 2018(02)
[3]果蔬辐照保鲜技术应用[J]. 赵晓南,王成波,胡少新. 黑龙江农业科学. 2011(08)
[4]钨热阴极发射机制的研究进展[J]. 郝世明,聂祚仁. 中国钨业. 2007(03)
[5]直线加速器-探测器系统在海关大型集装箱检查工程中的应用[J]. 张敏,张道茹. 无损探伤. 2000(02)
[6]海关集装箱检测用电子直线加速器聚焦线圈磁场设计与测试[J]. 李泉凤,刘耀红,汪富生. 原子能科学技术. 1995(06)
博士论文
[1]紧凑型亚毫米波FEL预注入器关键技术研究[D]. 胡桐宁.华中科技大学 2013
[2]S波段电子直线加速器高功率同轴负载的研究[D]. 孙袁.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]一种微波栅控直流电子枪初步物理设计[D]. 谢应猛.中国科学技术大学 2015
[2]用于产生THz波的15MeV Linac初步物理设计[D]. 喻娇.华中科技大学 2007
[3]S波段加速结构与粒子动力学设计研究[D]. 刘华昌.中国原子能科学研究院 2006
本文编号：3582318
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