本文關(guān)鍵詞：橫向梯度波蕩器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自由電子激光是使自由電子的電磁輻射受激放大的新一代強相干輻射光源。自由電子激光可以工作在通常激光到達(dá)不了的波段,其峰值亮度高十個量級,平均亮度高兩個量級以上,其波長連續(xù)可調(diào)、工作范圍寬,高功率高效率,輻射相干性好,時間結(jié)構(gòu)可控,成為了近年來國內(nèi)外研究的熱點。其中,波蕩器是自由電子激光器的核心組件,可為電子和光電場之間的相互作用提供橫向周期靜磁場。在這種背景下,本文圍繞波蕩器展開工作。根據(jù)實際需求,本文工作主要是對橫向梯度波蕩器和聚焦波蕩器兩大部分進(jìn)行研究。本文對自由電子激光的基本原理、發(fā)展趨勢和波蕩器的物理特性進(jìn)行了回顧和總結(jié),并對課題開展的背景跟相關(guān)數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了介紹。對橫向梯度波蕩器進(jìn)行了研究分析。橫向梯度波蕩器可用于電子束能散較大的情況。經(jīng)典橫向梯度波蕩器通常是通過傾斜波蕩器的磁極面和磁塊端面得到具有橫向梯度的磁場。本文中,設(shè)計了新的磁塊和磁極結(jié)構(gòu),通過傾斜磁塊背面、磁極背面或者將磁塊磁極做成楔形等,提出了新的橫向梯度方案。理論分析并模擬計算了各方案磁塊和磁極的傾斜角對橫向梯度的影響,并對比各方案的橫向梯度隨中心間隙周期比的變化情況。結(jié)果表明,將磁極面、磁極背面傾斜或?qū)⒋艍K和磁極做成橫向楔形等方法可以得到適用的橫向梯度；若在磁極面已傾斜的基礎(chǔ)上將磁極背面同步傾斜,或者在楔形波蕩器的基礎(chǔ)上將磁極面或磁極背面同步傾斜,將會得到更大的橫向梯度。此外,理論分析了橫向梯度波蕩器的適用范圍,同時,還利用B2E軟件計算了電子束的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)。對橫向聚焦波蕩器進(jìn)行了研究分析。橫向聚焦波蕩器可用于電子束能量較低、β函數(shù)較小的情況。討論了幾種改變磁塊和磁極幾何形狀的橫向聚焦波蕩器,這些方案均基于永磁塊面、磁極面的交替傾斜,以產(chǎn)生橫向場梯度用于聚焦電子束,分別是磁極背面交替傾斜,磁塊矩形、磁極面交替傾斜,磁塊面磁極面對稱交替傾斜,磁塊面磁極面不對稱交替傾斜等。使用RADIA軟件分別對不同結(jié)構(gòu)波蕩器方案的橫向磁場進(jìn)行模擬計算,并分析了各方案橫向聚焦特性的變化,并進(jìn)行相互比較。結(jié)果表明,磁塊面磁極面不對稱交替傾斜波蕩器方案的相應(yīng)場聚焦梯度強度最優(yōu),若在此基礎(chǔ)上將磁極背面同步傾斜,會得到更強的聚焦效果。選取了橫向聚焦特性最優(yōu)的波蕩器,并詳細(xì)研究了其主要性能以及主要參數(shù)對聚焦特性的影響。另外,這一類型橫向聚焦波蕩器結(jié)構(gòu)簡單,工藝難度低。最后,根據(jù)已有的數(shù)據(jù)結(jié)果得出了一些有意義的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：自由電子激光 混合型波蕩器 楔形波蕩器 橫向梯度 聚焦參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 自由電子激光簡介11-12
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢12-16
• 1.3 課題背景16
• 1.4 相關(guān)軟件介紹16-17
• 1.5 論文工作的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 波蕩器簡介19-31
• 2.1 波蕩器的分類19-21
• 2.2 波蕩器的磁場21-27
• 2.3 波蕩器內(nèi)電子的運動軌跡27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 橫向梯度波蕩器研究31-55
• 3.1 引言31
• 3.2 橫向梯度波蕩器簡介31-33
• 3.3 磁塊面磁極面傾斜方案33-40
• 3.3.1 模擬計算與理論分析33-38
• 3.3.2 適用范圍38
• 3.3.3 偏轉(zhuǎn)效應(yīng)38-40
• 3.4 磁塊或磁極背面傾斜方案40-43
• 3.4.1 磁塊背面傾斜方案40-41
• 3.4.2 磁極背面傾斜方案41-43
• 3.5 磁極上下兩面同時傾斜方案43-45
• 3.6 橫向楔形方案45-51
• 3.6.1 橫向楔形方案的數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計45-48
• 3.6.2 橫向楔形磁極背面傾斜方案48-50
• 3.6.3 橫向楔形磁極面傾斜方案50-51
• 3.7 各方案對比51-53
• 3.8 本章小結(jié)53-55
• 第4章 橫向聚焦波蕩器研究55-83
• 4.1 橫向聚焦波蕩器簡介55-57
• 4.2 磁極背面交替傾斜、磁塊矩形方案57-61
• 4.3 磁極面交替傾斜、磁塊矩形方案61-65
• 4.4 磁塊面磁極面對稱交替傾斜方案65-69
• 4.5 磁塊端面、磁極面不對稱交替傾斜方案69-76
• 4.5.1 磁極背面不傾斜69-73
• 4.5.2 磁極背面同時傾斜73-76
• 4.6 各方案的對比76-82
• 4.7 本章小結(jié)82-83
• 第5章 工作總結(jié)及展望83-87
• 參考文獻(xiàn)87-89
• 致謝89-91
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：418965