【摘要】：隨著加速器技術的不斷進步,對于束流品質(zhì)的要求越來越高,希望可以獲得更高流強、更高亮度的低發(fā)射度束流,所以研究產(chǎn)生高品質(zhì)束流的方法引起了高度重視。金剛石放大光陰極不失為一個獲得高品質(zhì)束流的好方法。金剛石放大光陰極是指采用光陰極電子槍發(fā)射初級電子束,而后初級電子束打到特制金剛石薄膜窗被金屬化的一側,次級電子束從金剛石薄膜窗被氫化的一側發(fā)射出來,次級電子束的流強可比初級電子束流強高兩個數(shù)量級,同時束流的發(fā)射度幾乎不變。本論文中使用熱陰極電子槍發(fā)射初級電子束,來研究金剛石放大的機理。論文第一部分主要是在金剛石薄膜對電子束流強放大的數(shù)值模擬基礎上,對用于金剛石放大熱陰極實驗平臺中的能量可調(diào)的柵控電子槍進行設計。確定電子槍的設計指標后,在皮爾斯電子槍理論的指導下,利用軟件OPERA設計電子槍的結構,并通過不斷調(diào)整聚焦極夾角大小、陰極與陽極之間的距離、陽極孔的大小等方式對電子槍的結構進行優(yōu)化,最終得到合理的電子槍結構。之后在OPERA中進行數(shù)值模擬,得到束流流強、束流軌跡、電勢分布、場強分布等信息,并將電子槍結構導入CST中,得到束流的發(fā)射度。最后通過束斑半徑、束流流強等參數(shù)與電子槍陽極電壓之間的關系,證明設計出的電子槍符合實驗要求,可以在金剛石放大熱陰極系統(tǒng)中使用。為了測量電子槍發(fā)射束流的發(fā)射度,論文的第二部分工作是設計一個橫向發(fā)射度測量系統(tǒng)。通過理論分析,采用螺線管線圈作為聚焦透鏡,利用軟件ASTRA對完整的橫向發(fā)射度測量系統(tǒng)進行數(shù)值模擬,用分析表達式算出的發(fā)射度與模擬值較為一致,獲得理想的結果,說明該發(fā)射度測量系統(tǒng)可用于測量電子槍的發(fā)射度。最后對論文已經(jīng)完成的工作進行了簡要的介紹,并指出下一步的工作方向。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL503.3

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本文編號：2694378