【摘要】：利用二次電子倍增在微波腔內(nèi)的諧振放大來研制而成的微脈沖電子槍，由于其陰陽極材料的倍增特性，使得在電子槍后不需要再接入預聚束器和聚束器，從陽極出來得到的就是微脈沖結構，從而大大簡化了加速器系統(tǒng)。另外，這種電子槍不需要復雜的激光激發(fā)裝置，結構簡單，能產(chǎn)生強電流、短脈沖、低能散等束流品質(zhì)。由于微脈沖電子槍的上述特點，使得對它的研究變得很有實際意義，而研究這種類型的電子槍正是本論文的中心。 選擇二次電子倍增的理論研究作為微脈沖電子槍的研究重點，是博士論文的創(chuàng)新點之一�；谶@個背景，此論文首先回顧了二次電子倍增理論研究的關鍵點和歷史進程。我們分別研究了在雙平板和微脈沖電子槍中的二次電子倍增現(xiàn)象，，這兩者的差別主要在于電磁場。在微脈沖電子槍的正交電磁場條件下，本論文也給出了二次電子倍增的物理特性，比如共振條件和相位聚焦機制。在此基礎上，我們給出了一個全新的二次電子倍增模型。這個模型把multipacting的模式整合成三部分，并對三部分分別進行了研究，找到了提高束流品質(zhì)的一種有效方法。 根據(jù)微脈沖電子槍的理論研究，本論文給出了微波參數(shù)和腔體結構的優(yōu)化設計。微波參數(shù)以數(shù)值計算和軟件模擬相結合的方式得以確定，以便提高參數(shù)的實用價值。在結構設計部分，主要歸納為兩個創(chuàng)新點：（1）雙邊皮爾斯結構；（2）雙柵網(wǎng)結構。雙邊皮爾斯聚焦結構設計主要是為了避免電子在腔壁上引起雪崩效應。位于腔壁上的二次電子倍增效應既吸引微波功率，同時也對腔體表面造成損壞。第二點是雙柵網(wǎng)結構的設計。由于增大電子在腔內(nèi)的倍增次數(shù)，能把大部分處于”bad phase”的電子踢出倍增范圍，使得飽和階段輸出的電子相位限制在一個很小的范圍之內(nèi)，這也是微脈沖電子槍的一大特色。而雙柵網(wǎng)結構正是利用這個特性來提高達到飽和所需要的時間，也就是提高電子在腔內(nèi)的倍增次數(shù)。 本論文也給出了微脈沖電子槍在工程設計與工藝方法，還詳細給出了微波測量方法以及實驗結果。由于電子槍的結構參數(shù)在理論計算時就給出了，所以工程設計主要是針對調(diào)諧、扼流結構、陰陽極可更換性做的設計。微波測量主要是在測試平臺上進行頻率、Q值、耦合度等的測量，然后根據(jù)測量結果做了焊前尺寸修改。在微波測量階段發(fā)現(xiàn)了耦合度過低的問題，為了解決這個問題，此次采用在電子槍饋入波導后接入的直波導內(nèi)加入銷釘來提高耦合度。 高功率實驗也是本次電子槍研究的內(nèi)容。在上海深紫外線裝置的坑道內(nèi)搭建了一個高功率平臺，它包含了功分器、水冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、束流測量裝置等系統(tǒng)。通過速調(diào)管饋入微波功率，束測裝置得到了微脈沖電子槍輸出的高功率實驗數(shù)據(jù)。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（上海應用物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL503.3

【參考文獻】

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本文編號：2685997