直线感应加速器的关键物理问题及三维数值算法研究

发布时间：2023-03-19 08:33

　　从上世纪60年代开始，直线感应加速器得到了快速发展，数值计算方法广泛应用到直线感应加速器的研究中。由于国内缺乏有效的数值模拟研究工具，采用数值模拟方法对直线感应加速器进行研究尚属空白。为了填补这一研究空白，以及为国内直线感应加速器的研究提供新的方法，本论文将对直线感应加速器关键物理问题及数值模拟算法进行研究，主要内容包括以下几个方面。 （1）研究了注入器的物理过程，同时研究出了多功能发射模型来代替注入器发射电子束。在研究注入器物理过程时，研究了光发射的物理机制，建立起光发射数值模型。并结合注入器二极管结构，实现了光阴极注入器模拟研究，多项模拟结果与实验测试结果基本一致。同时该模拟研究还获得了低发射度电子束，为未来光阴极在直线感应加速器上的应用提供支持。在研究注入器时还研究并开发了多功能发射模型。该模型能够设置多种电子束参数，这些参数涵盖了研究注入器电子束时关心的参数种类，例如：电子束能量、电子束发射度、能散以及电子束发射方向，等。多功能发射模型为研究其它物理过程提供了简单、方便、准确的宏粒子束； （2）研究了螺线管线圈与校正线圈的匹配，为实验调节提供指导。为了研究螺线管线圈磁场与校正线...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
简缩字表
第一章 绪论
    1.1 直线感应加速器概述
    1.2 数值研究在 LIA 研究上的应用
    1.3 本论文的研究背景及主要创新
    1.4 学位论文的组织结构
第二章 直线感应加速器基本原理研究及关键物理问题
    2.1 引言
    2.2 工作原理
    2.3 关键物理问题
    2.4 小结
第三章 注入器的研究
    3.1 引言
    3.2 注入器研究方法分析
    3.3 光阴极注入器研究
        3.3.1 光发射模型的建立
        3.3.2 光发射注入器的模拟
    3.4 多功能发射模型的研究
        3.4.1 发射度研究
        3.4.2 电子束能散
        3.4.3 电子束倾斜
    3.5 小结
第四章 直线感应加速器局部性关键物理问题研究
    4.1 引言
    4.2 螺线管线圈与校正线圈匹配研究
        4.2.1 螺线管线圈模型研究
        4.2.2 校正线圈模型研究
        4.2.3 磁场匹配研究
    4.3 电子束束心校正
    4.4 电子束尾场研究
        4.4.1 加速腔的数值模型研究
        4.4.2 电子束尾场研究
            4.4.2.1 弯曲式间隙研究
            4.4.2.2 直缝式间隙研究
        4.4.3 尾场研究小结
    4.5 小结
第五章 直线感应加速器的电子束输运研究
    5.1 引言
    5.2 主加速器的研究方法
        5.2.1 主加速器数值计算设计
        5.2.2 多功能腔的数值模型研究
        5.2.3 并行算法的引入及实现
        5.2.4 系统流程设计
    5.3 主加速器的研究
        5.3.1 单组元电子束输运研究
        5.3.2 多组元电子束输运研究
            5.3.2.1 22ns 时刻
            5.3.2.2 149ns 时刻
            5.3.2.3 168ns 时刻
    5.4 聚焦段电子输运过程研究
        5.4.1 磁透镜的数值模拟研究
            5.4.1.1 磁标势法的研究
            5.4.1.2 磁矢势法的研究
            5.4.1.3 标势法与矢势法特点
        5.4.2 模型建立
        5.4.3 磁场设置
        5.4.4 模拟结果
    5.5 四极透镜的研究
    5.6 小结
第六章 研究方向探索
    6.1 引言
    6.2 研究的应用
    6.3 未来研究方向
        6.3.1 束包络自动优化
        6.3.2 加速腔的改进
        6.3.3 加强应用研究
    6.4 小结
第七章 总结
致谢
参考文献
攻博期间取得的研究成果



本文编号：3764929