【摘要】：基于加速器的光源(包括同步輻射和自由電子激光)能產(chǎn)生具有優(yōu)良品質(zhì)的人造光,在當(dāng)代科學(xué)研究中具有重要和廣泛應(yīng)用,但是基于加速器的光源一般規(guī)模龐大、造價昂貴。波蕩器是基于加速器光源最重要的設(shè)備之一,減小波蕩器周期有助于縮減基于加速器光源的規(guī)模,已經(jīng)有大量工作致力于減小波蕩器周期,但是波蕩器周期在10 mm附近仍具有瓶頸�；诼菥�管的波蕩器可以將周期降到10 mm,但是其具有超導(dǎo)螺線管,限制了其應(yīng)用。本論文以永磁磁路來代替超導(dǎo)螺線管產(chǎn)生縱向磁場,提出了一種新的小周期永磁型錯列波蕩器,這種波蕩器將工作在常溫條件下,因此制造和應(yīng)用將大為簡化。圍繞小周期永磁型錯列波蕩器,本文開展了下面四項工作。(1)設(shè)計了小周期永磁型錯列波蕩器的磁路,其可分為永磁磁路和軟磁磁路,分別得到了永磁磁路和軟磁磁路的解析表達(dá)式。建立了磁路的磁場計算模型以及多目標(biāo)遺傳算法模型,對小周期永磁型錯列波蕩器進(jìn)行了優(yōu)化計算,并對優(yōu)化后的磁場分布進(jìn)行了分析。研究了調(diào)節(jié)小周期永磁型錯列波蕩器磁場的方法。(2)搭建了小周期永磁型錯列波蕩器的驗證平臺。根據(jù)小周期永磁型錯列波蕩器的測量需求,對已有的磁場點測臺進(jìn)行了改造升級。利用磁場點測臺對小周期永磁型錯列波蕩器的磁場進(jìn)行了測量。縱向磁場和周期磁場與模擬計算結(jié)果雖有差異,但主要原因是驗證平臺的誤差造成的,因此基本驗證了優(yōu)化結(jié)果。通過測量周期磁場與磁極間隙關(guān)系,也驗證了通過磁極間隙調(diào)節(jié)磁場的方法。(3)確定了磁極縱向移動為小周期永磁型錯列波蕩器的最佳墊補方法。將多目標(biāo)遺傳算法應(yīng)用于小周期永磁型錯列波蕩器墊補量推算,以不同磁極間隙下的電子軌跡偏差和峰峰值誤差為目標(biāo)量,建立了墊補量推算模型,并進(jìn)行了墊補量推算。經(jīng)過墊補后,小周期永磁型錯列波蕩器的磁場品質(zhì)得到大幅提升。基于溫度補償合金在室溫附近飽和磁化強度對溫度十分敏感這一特性,提出了永磁型波蕩器溫度穩(wěn)定性的被動式補償機(jī)制,并推導(dǎo)得到了補償條件。分別研究了只考慮溫度對永磁材料影響、同時考慮溫度對永磁材料影響與溫度對磁極間隙影響兩種情況下的補償方法。(4)通過設(shè)計一臺SASE-XFEL裝置并計算其輻射性能,展示了小周期永磁型錯列波蕩器在縮減SASE-XFEL裝置規(guī)模上的作用。最后,小周期永磁型錯列波蕩器相比普通波蕩器多了均勻縱向磁場,因此研究了縱向磁場可能帶來的影響。
【圖文】：

三代同步輻射光源。第三代同步輻射光源的主要特征是大量使用了入件，并且電子束團(tuán)的發(fā)射度更小、穩(wěn)定性更好，因此相較第二又至少提高了兩個量級。目前，全球第三代同步輻射光源是最多的，、美國ＡＰＳ、日本ＳＰｒｉｎｇ－８、韓國ＰＬＳ、中國臺灣ＴＬＳ和中國大步輻射光源。逡逑射極限環(huán)。為了進(jìn)一步提高同步輻射光的亮度，近年基于多偏ｄ邋Ａｃｈｒｏｍａｔ，簡稱ＭＢＡ）結(jié)構(gòu)的衍射極限環(huán)方興未艾。衍射極限環(huán)減小，甚至束團(tuán)發(fā)射度小于或接近波長的１／４７１，同步輻射光亮度規(guī)定的極限，整個束團(tuán)發(fā)出的同步輻射光如同點光源發(fā)出的單束間相干性。目前這一類光源還在大力建設(shè)中，已經(jīng)建好的只有瑞ＬＳ－ＩＩ，我國正在建設(shè)的ＨＥＰＳ也屬于這類光源。逡逑步輻射裝置的不斷發(fā)展，同步輻射光在基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和工廣泛的應(yīng)用［４］：逡逑物學(xué)。用于測量蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，研究蛋白質(zhì)的生理活動過程

（４）結(jié)構(gòu)化學(xué)。可用于測量原子的配位結(jié)構(gòu)以及大分子之間的化學(xué)鍵等。逡逑（５）醫(yī)學(xué)。用于腫瘤的診斷和治療。逡逑（６）微納加工。同步輻射光接近平行光束，用于光刻時其線寬可降至２０邋Ａ，辨率大幅提高。逡逑２自由電子激光逡逑相對論電子束在周期性磁場作用下做扭擺運動，并在其前進(jìn)方向上產(chǎn)生同步射光又反過去與電子束相互作用，調(diào)制電子束形成與輻射光波長尺度一致的聚又使輻射光進(jìn)一步放大，形成一種正反饋從而產(chǎn)生高亮度電磁輻射，即所激光（Ｆｒｅｅ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋Ｌａｓｅｒ，簡稱邋ＦＥＬ）［５］。逡逑自由電子激光實質(zhì)是一種相干同步輻射，因此擁有同步輻射光所有的優(yōu)良特比同步輻射光其性能更佳，，比如亮度提高了約十個量級，不但具有橫向空間有縱向時間相干性，脈沖長度最小可到飛秒甚至埃秒［６］。逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL50

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 汪濤;賈啟卡;;上海深紫外自由電子激光裝置波蕩器磁場調(diào)整[J];強激光與粒子束;2007年12期

2 何東升;李平;曲選輝;鄭雪萍;王玲玲;安富強;;外補償法改善永磁體溫度穩(wěn)定性的研究進(jìn)展[J];金屬功能材料;2007年03期

3 沈元華;同步輻射光源及其應(yīng)用[J];物理實驗;2001年02期

本文編號：2605073