【摘要】：上海X射線自由電子激光裝置(SXFEL)作為第四代光源,同時(shí)具備高亮度、短脈沖、空間全相干、波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)等一系列優(yōu)點(diǎn),在物理、化學(xué)、生命科學(xué)等諸多領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。作為產(chǎn)生輻射的媒質(zhì),電子束團(tuán)的峰值流強(qiáng)對(duì)自由電子激光的飽和輸出至關(guān)重要。在實(shí)驗(yàn)中,為了得到理想的峰值流強(qiáng),電子束團(tuán)要經(jīng)過(guò)一系列束團(tuán)壓縮器進(jìn)行壓縮,其長(zhǎng)度往往在亞皮秒量級(jí),甚至達(dá)到百飛秒以內(nèi)。因此,在已知束團(tuán)電荷量的情況下,束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量是上海X射線自由電子激光裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、飽和輻射輸出的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文詳細(xì)調(diào)研了國(guó)際上頂尖自由電子激光實(shí)驗(yàn)室針對(duì)電子束長(zhǎng)的主流測(cè)量手段,并決定采用基于相干渡越輻射(CTR)的測(cè)量技術(shù)對(duì)SXFEL裝置的束團(tuán)長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)現(xiàn)同樣時(shí)間分辨率的情況下,與其它束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)相比,CTR測(cè)量技術(shù)是一種更為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的測(cè)量手段。本文首先系統(tǒng)研究了CTR束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)的基本原理和電子束團(tuán)縱向分布重建方法,通過(guò)利用標(biāo)準(zhǔn)紅外光源對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定,可以反解出束團(tuán)形狀因子,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束團(tuán)縱向分布的重建,為進(jìn)一步探索自由電子激光輻射新機(jī)制,比如HGHG,EEHG,積累技術(shù)儲(chǔ)備。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)SXFEL裝置的束流參數(shù)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套以邁克爾遜干涉儀和Golay Cell為核心元件的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)。理論和模擬分析顯示,該測(cè)量系統(tǒng)的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量范圍為:20fs-3ps,可以很好地滿足SXFEL裝置的測(cè)量需求。鑒于前述束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)是一種多發(fā)、平均的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量手段,要求電子束流具有很好的穩(wěn)定性,本文還針對(duì)基于CTR的束團(tuán)長(zhǎng)度單發(fā)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了探討,為SXFEL裝置進(jìn)一步發(fā)展單發(fā)、實(shí)時(shí)的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)作鋪墊。緊接著,我們?cè)赟XFEL裝置上搭建了測(cè)量系統(tǒng),并進(jìn)行了測(cè)量實(shí)驗(yàn),成功實(shí)現(xiàn)了束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量。為了驗(yàn)證該測(cè)量方案的可信度,我們利用束團(tuán)壓縮器的壓縮比對(duì)測(cè)量位置處束團(tuán)長(zhǎng)度進(jìn)行了估算。通過(guò)對(duì)比不同加速相位下束團(tuán)長(zhǎng)度的CTR實(shí)驗(yàn)測(cè)量值與理論估算值,證明了基于CTR實(shí)驗(yàn)的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果可靠性。另外還通過(guò)零相位法、偏轉(zhuǎn)腔法對(duì)束團(tuán)長(zhǎng)度進(jìn)行了測(cè)量研究,進(jìn)一步驗(yàn)證了CTR實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL506
【圖文】：

到為利用同步輻射而專門建造的第二代同入件的第三代同步輻射光源，目前已經(jīng)成為世界上應(yīng)，同時(shí)也是數(shù)量最多的在線運(yùn)行大規(guī)�？茖W(xué)裝置。同、從紅外到硬 X 射線的廣闊頻譜等優(yōu)異特性，作為物理、材料科學(xué)、生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域得到了廣的成功。過(guò)去幾十年來(lái)，世界各國(guó)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家建設(shè)第三代同步輻射裝置以發(fā)展本國(guó)科技，例如美國(guó)hoton Source）、歐盟的 ESRF 裝置（European Synchrot的 Sping-8 裝置（Super Photon ring-8GeV）、中國(guó)的上F，Shanghai Synchrotron Radiation Facility）等。隨著需要更高亮度、更短脈沖的光源，并對(duì)光源的空間相于電子存儲(chǔ)環(huán)的尺寸，以及電子束團(tuán)在儲(chǔ)存環(huán)中非相輻射的亮度、脈沖時(shí)間、空間相干性等方面有所突破

第一章 緒論.1 對(duì) SXFEL 自由電子激光裝置的意義自由電子激光是利用優(yōu)質(zhì)相對(duì)論性電子束團(tuán)在波蕩器（Undu的光場(chǎng)或外種子激光相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生超強(qiáng)電磁輻射的裝置多國(guó)家，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，正在建設(shè)或已經(jīng)建設(shè)完成短波長(zhǎng)自在我國(guó)，由中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所承擔(dān)建設(shè)的上海光試驗(yàn)裝置 SXFEL 已于 2016 年底出光，目前正在升級(jí)為用

圖 1.3 德國(guó) FLASH 裝置 SASE 模式下的電子束團(tuán)縱向相空間和縱向分布 SASE 模式產(chǎn)生的 FEL[25-26]，由于其縱向相干性極差，輻射功率帶寬比較寬，嚴(yán)格意義上講，并不是真正的激光。通過(guò)利用一束EL 高增益放大時(shí)的種子激光（seed laser），可以很大程度上提高 的時(shí)間相干性，并改善其光譜帶寬。近十幾年來(lái)，科學(xué)家們先后G和EEHG兩種FEL輻射模式[27-30]。通過(guò)利用調(diào)制波蕩器（Modu

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳濤;李正紅;;利用相干渡越輻射測(cè)量自由電子激光的群聚[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年03期

2 楊國(guó)君,張卓,陳思富,劉承俊,林郁正;渡越輻射在強(qiáng)流電子束診斷中的應(yīng)用[J];高能物理與核物理;2005年03期

3 呂述莊,戴志敏,趙小風(fēng);SSRF波蕩器的渡越輻射特性研究[J];核技術(shù);2000年12期

4 崔艷艷;裴國(guó)璽;趙風(fēng)利;;電子直線加速器束團(tuán)長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)器研究[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2007年04期

5 馮寶樹(shù);;電子束團(tuán)中的粒子縱向分布律[J];北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1987年02期

6 陳龍康;束團(tuán)伸長(zhǎng)效應(yīng)的理論研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;1997年01期

7 陳龍康;合肥同步輻射光源的束團(tuán)伸長(zhǎng)效應(yīng)初析[J];強(qiáng)激光與粒子束;1997年03期

8 劉愛(ài)琴,劉征平,陳永忠,周偉民,戴志敏;相干衍射輻射在超短電子束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量中的應(yīng)用[J];高能物理與核物理;2005年05期

9 劉建宏;王筠華;裴元吉;鄭凱;楊永良;孫葆根;;合肥光源逐束團(tuán)測(cè)量系統(tǒng)研制[J];強(qiáng)激光與粒子束;2006年02期

10 鄭凱;王筠華;劉祖平;李為民;周澤然;楊永良;黃龍君;陳園博;;改進(jìn)的合肥光源逐束團(tuán)流強(qiáng)測(cè)量方案[J];強(qiáng)激光與粒子束;2006年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王光昶;鄭志堅(jiān);谷渝秋;焦春曄;劉紅杰;溫天舒;周維民;溫賢倫;何穎玲;葛芳芳;張雙根;王向賢;;利用渡越輻射研究超熱電子輸運(yùn)[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

2 ;頻譜法測(cè)量束團(tuán)長(zhǎng)度[A];第7屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（一）[C];1994年

3 殷達(dá)鈺;;CSR非絕熱壓縮腔研究[A];第三屆全國(guó)加速器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2007年

4 劉文鑫;趙超;;產(chǎn)生THz相干渡越輻射的超短電子束團(tuán)參數(shù)優(yōu)化[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)真空電子學(xué)分會(huì)第十九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2013年

5 何琥;;X波段渡越輻射振蕩器的理論和實(shí)驗(yàn)[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2003）[C];2003年

6 施義晉;劉雪峰;楊真媛;;無(wú)外源二級(jí)分頻預(yù)聚束[A];第十一屆全國(guó)核物理大會(huì)論文集[C];2000年

7 吳鋼;楊學(xué)平;王言山;王鳴凱;;束團(tuán)壓縮與FEL增益的實(shí)驗(yàn)研究[A];第六屆全國(guó)激光科學(xué)技術(shù)青年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2001年

8 孫葆根;王寶云;王季剛;王筠華;盧平;申超波;;合肥光源基于同步光的測(cè)量與研究[A];第三屆全國(guó)粒子加速器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2007年

9 龔文煊;過(guò)雅南;王科;劉振安;;BESⅢ觸發(fā)系統(tǒng)時(shí)鐘同步與束團(tuán)產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十三屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

10 孫大睿;;電光采樣(EOS)法測(cè)量超短電子束束團(tuán)長(zhǎng)度中的模擬計(jì)算與誤差分析[A];第三屆全國(guó)加速器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 邊宇;基于相干渡越輻射的亞皮秒級(jí)電子束長(zhǎng)測(cè)量研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所);2017年

2 王寶云;合肥光源光電法束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)研制和應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 李晨;介質(zhì)尾場(chǎng)加速器中的BBU效應(yīng)研究[D];清華大學(xué);2015年

4 楊勇;儲(chǔ)存環(huán)逐束團(tuán)位置測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所);2016年

5 程超才;HLS Ⅱ儲(chǔ)存環(huán)中快速束團(tuán)橫向尺寸和位置測(cè)量系統(tǒng)的研制及初步應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

6 盧賢海;兆電子伏超快電子衍射的優(yōu)化研究和應(yīng)用探索[D];清華大學(xué);2015年

7 段立武;雙頻法束長(zhǎng)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所);2017年

8 曹亦兵;基于渡越輻射新型高功率微波源的研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

9 陳漢驕;逐束團(tuán)截面尺寸測(cè)量技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所);2018年

10 鄭凱;合肥光源逐束團(tuán)測(cè)量和模擬反饋系統(tǒng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 邵弱賓;CLIC RTML的模擬和分析[D];山東大學(xué);2015年

2 郭江;腔式束團(tuán)長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)器的設(shè)計(jì)與仿真[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 劉傳生;基于FPGA的儲(chǔ)存環(huán)逐束團(tuán)流強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)研制[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

4 華連發(fā);基于光譜解碼的電光采樣測(cè)量束團(tuán)長(zhǎng)度方法研究[D];上海大學(xué);2016年

5 李皓;合肥光源條紋相機(jī)定時(shí)電路的改進(jìn)和束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

6 朱亮靜;合肥光源上長(zhǎng)短束團(tuán)并存模式的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 曹亦兵;低阻無(wú)箔渡越輻射振蕩器的研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

8 王建新;基于BPM的束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2012年

9 張慧;NSRL注入器束團(tuán)長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

10 田君;周期電子束團(tuán)Smith-Purcell輻射的研究[D];電子科技大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2777754