【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(yù)聚束器和聚束器，從陽極出來得到的就是微脈沖結(jié)構(gòu)，從而大大簡化了加速器系統(tǒng)。另外，這種電子槍不需要復(fù)雜的激光激發(fā)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，能產(chǎn)生強(qiáng)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(guān)鍵點和歷史進(jìn)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(jī)制。在此基礎(chǔ)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(jìn)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(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。微波參數(shù)以數(shù)值計算和軟件模擬相結(jié)合的方式得以確定，以便提高參數(shù)的實用價值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計部分，主要歸納為兩個創(chuàng)新點：（1）雙邊皮爾斯結(jié)構(gòu)；（2）雙柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)。雙邊皮爾斯聚焦結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是為了避免電子在腔壁上引起雪崩效應(yīng)。位于腔壁上的二次電子倍增效應(yīng)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(jié)構(gòu)的設(shè)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(jié)構(gòu)正是利用這個特性來提高達(dá)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(shè)計與工藝方法，還詳細(xì)給出了微波測量方法以及實驗結(jié)果。由于電子槍的結(jié)構(gòu)參數(shù)在理論計算時就給出了，所以工程設(shè)計主要是針對調(diào)諧、扼流結(jié)構(gòu)、陰陽極可更換性做的設(shè)計。微波測量主要是在測試平臺上進(jìn)行頻率、Q值、耦合度等的測量，然后根據(jù)測量結(jié)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(dǎo)后接入的直波導(dǎo)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(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TL503.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2685997