作為目前最先進(jìn)的第四代光源,自由電子激光（FEL）具有超短脈沖、超高亮度、空間全相干等更優(yōu)異的特性,為生命、醫(yī)藥、化學(xué)、材料、能源等領(lǐng)域帶來了全新的發(fā)展機(jī)遇,并將促進(jìn)這些領(lǐng)域的極大發(fā)展。未來,自由電子激光將朝著高重復(fù)頻率、短波長、脈沖可控等方向發(fā)展,自由電子激光裝置也將實行多波蕩器線同時運(yùn)行,以產(chǎn)生多種模式、多種性能參數(shù)的自由電子激光,滿足更廣泛的用戶同時用光的需求。與環(huán)形同步輻射光源不同,自由電子激光使用直線加速器來產(chǎn)生高品質(zhì)的電子束,這就在很大程度上限制了它的用戶容量,所以為提高自由電子激光裝置的運(yùn)行效率,必須進(jìn)行束流分配系統(tǒng)的研究和設(shè)計。目前世界范圍內(nèi)大部分的自由電子激光裝置都根據(jù)各自的裝置參數(shù)以及實驗需求設(shè)計了自己獨特的束流分配系統(tǒng)。目前在建的上海硬X射線自由電子激光裝置（SHINE）未來也將實行多束線同時運(yùn)行,也進(jìn)行了自己的束流分配系統(tǒng)的設(shè)計。在束流分配系統(tǒng)的設(shè)計中,選擇用沖擊磁鐵（kicker）與切割磁鐵（septum）組合的方式,沖擊磁鐵對電子束進(jìn)行小角度的垂直偏轉(zhuǎn),之后再利用切割磁鐵對束流進(jìn)行大角度的水平偏轉(zhuǎn),實現(xiàn)束流分離,然后束流進(jìn)入到各條波蕩器線。本論文中首先對用于... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 自由電子激光的發(fā)展歷史以及國內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.2 自由電子激光的主要運(yùn)行模式與發(fā)展方向
        1.2.1 低增益自由電子激光
        1.2.2 高增益自由電子激光
    1.3 自由電子激光的應(yīng)用前景
    1.4 本論文的研究思路與創(chuàng)新點
2 自由電子激光基本理論與自由電子激光裝置
    2.1 自由電子激光理論
        2.1.1 電子和電磁波的能量交換
        2.1.2 FEL基本方程
        2.1.3 光場方程與增益
    2.2 自由電子激光裝置
        2.2.1 加速器
        2.2.2 波蕩器
        2.2.3 束流分配系統(tǒng)
    2.3 SHINE裝置中的束流分配系統(tǒng)
        2.3.1 SHINE裝置介紹
        2.3.2 SHINE裝置的束流分配系統(tǒng)設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
3 切割磁鐵的設(shè)計
    3.1 切割磁鐵
        3.1.1 切割磁鐵的發(fā)展與特點
        3.1.2 Lambertson型切割磁鐵的發(fā)展與現(xiàn)有設(shè)計
    3.2 切割磁鐵設(shè)計中的相關(guān)理論
    3.3 SHINE裝置束流分配段Lambertson型切割磁鐵的設(shè)計
        3.3.1 Lambertson磁鐵的物理設(shè)計
        3.3.2 Lambertson磁鐵的模型模擬與優(yōu)化
            3.3.2.1 Lambertson磁鐵的二維模擬
            3.3.2.2 Lambertson磁鐵的三維模擬
        3.3.3 Lambertson磁鐵的部件加工、安裝與磁場測量
    3.4 本章小結(jié)
4 Lambertson型切割磁鐵中的設(shè)計難點的解決新方法研究
    4.1 提高Lambertson型切割磁鐵主場區(qū)內(nèi)磁場均勻性的新方法
        4.1.1 模型建立與模擬
        4.1.2 Lambertson磁鐵下極頭加孔的模型設(shè)計與模擬
        4.1.3 兩孔間距的模擬驗證
        4.1.4 孔深度的模擬驗證
        4.1.5 兩孔尺寸的模擬驗證
    4.2 Lambertson型切割磁鐵無場區(qū)內(nèi)漏場降低為零的新方法
        4.2.1 Lambertson型切割磁鐵的基礎(chǔ)設(shè)計
        4.2.2 無場區(qū)內(nèi)添加線圈的模型以及模擬
        4.2.3 對稱型Lambertson磁鐵
        4.2.4 非對稱型Lambertson磁鐵
        4.2.5 三維模型驗證
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]上海硬X射線自由電子激光裝置正式開工建設(shè)[J].   核技術(shù). 2018(05)
[2]自由電子激光[J]. 姜伯承,鄧海嘯.  科學(xué). 2012(01)
[3]CSR切割磁鐵設(shè)計[J]. 馬力禎,何源,王玥,袁平,韓少斐,原有進(jìn),夏佳文.  原子核物理評論. 2002(04)



本文編號：2958439