發(fā)布時(shí)間：2020-05-19 11:26

【摘要】：本論文中主要研究了兩種基于電子束的極化輻射：電子束穿過(guò)圓柱型介質(zhì)加載波導(dǎo)(DLW)產(chǎn)生的切倫科夫尾場(chǎng)輻射以及掠過(guò)周期性金屬光柵表面時(shí)產(chǎn)生的史密斯-帕塞爾輻射(SPR)。DLW具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，和電子束能量耦合效率高等優(yōu)點(diǎn),在微波、太赫茲(THz)輻射源,電子束操控等方面有著廣泛的研究與應(yīng)用：SPR具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、光譜覆蓋范圍廣以及輻射強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn),在束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量和電磁輻射源等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本論文主要圍繞這兩種輻射的理論和應(yīng)用研究展開,并且由于THz源重要而廣闊的應(yīng)用前景,本論文中最為主要的應(yīng)用研究是形成THz輻射源。關(guān)于切倫科夫尾場(chǎng)輻射方面,我們共提出了三種緊湊型的窄帶THz源設(shè)計(jì)方案。第一種方案為基于光陰極微波電子槍的緊湊型窄帶THz輻射源,通過(guò)參數(shù)優(yōu)化直接在電子槍內(nèi)形成電荷量相對(duì)較高的亞皮秒電子束,然后用以激勵(lì)小尺寸DLW產(chǎn)生低頻的高功率THz輻射源；第二種方案中使用光陰極直流電子槍產(chǎn)生的電子脈沖序列選擇性激勵(lì)DLW的單個(gè)本征模式,這種方案具有容易組裝實(shí)現(xiàn),頻率大范圍連續(xù)可調(diào)且功率相對(duì)較高的優(yōu)點(diǎn)；第三種方案是在低能直流電子束產(chǎn)生的切倫科夫自由電子激光(CFEL)中,通過(guò)合理的參數(shù)選擇使高階模的頻率恰好是基模的整數(shù)倍,由此高階模式將會(huì)受益于基模的群聚而被相干激發(fā)�；诖嗽�,使用常規(guī)的直流電子槍以及較大的DLW尺寸即可實(shí)現(xiàn)高功率的連續(xù)THz輻射。除了THz輻射源方案的研究外,本論文中還提出了基于切倫科夫尾場(chǎng)輻射減速原理的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量方案,電子束通過(guò)DLW的能量損失與電子束長(zhǎng)度密切相關(guān),并且可以通過(guò)電子能譜靶測(cè)量得到。這種方案的成本較低,容易實(shí)現(xiàn),且對(duì)于長(zhǎng)度較短電荷量較高的束團(tuán)有非常好的分辨率。關(guān)于SPR的研究方面,我們首先提出了另外一種緊湊型窄帶THz輻射源一重疊共振型SPR。窄槽矩形光柵在特定的頻率上具有較高的電子能量耦合效率,論文中對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并將其作為此方案中的輻射結(jié)構(gòu)。使用擴(kuò)束后的激光脈沖序列照射光陰極微波電子槍,能夠有效抑制微束團(tuán)空間電荷效應(yīng)力,從而形成高群聚因子的驅(qū)動(dòng)電子脈沖序列。通過(guò)合適的參數(shù)選擇，單電子SPR頻譜的峰值頻率可以和電子脈沖序列的超輻射相干因子的共振頻率相重合,于是在重疊的頻率上輻射得到兩次加強(qiáng),因此可以形成非常高峰值功率的窄帶THz輻射。此外我們還使用了嚴(yán)格的金屬理論考慮了金屬表面等離子體激元效應(yīng)對(duì)幾百納米尺寸的矩形和任意形狀的金屬光柵SPR的影響。這些理論研究可以為發(fā)展相關(guān)的電磁輻射源以及束流診斷技術(shù)提供理論參考。
【圖文】：

邐Ｉ迅＿邐之逡逑圖１．１束流在自由空間的包絡(luò)變化圖示意圍逡逑圖１．１展示了一個(gè)束流在自由空間漂移時(shí)的包絡(luò)變化示意圖，，仿照高斯光束，定逡逑義＂瑞利長(zhǎng)度＂，即束流包絡(luò)的尺寸X棾さ絞恢煤嵯虺嘰紓

本文編號(hào)：2670822