中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室與華中科技大學(xué)聯(lián)合研制基于FEL高功率緊湊型THz源,其中國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室研制緊湊型電子束產(chǎn)生裝置為THz源提供高品質(zhì)電子束流。該電子束產(chǎn)生裝置主要由強(qiáng)流二極槍、外注入式熱陰極獨(dú)立調(diào)諧（ETC-IT TC）微波電子槍、加速管及聚焦系統(tǒng)、輸運(yùn)線及束流測量系統(tǒng)等組成。本論文主要包含外注入式熱陰極獨(dú)立調(diào)諧微波電子槍的研制、準(zhǔn)S2E束流仿真、束流調(diào)試及相關(guān)束流參數(shù)測量。同時本論文包含基于遺傳算法雙周期駐波加速結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。ETC-ITC微波電子槍采用雙駐波腔結(jié)構(gòu),其主要特點(diǎn)是電子源由外部二極槍注入,避免反轟效應(yīng)；兩個腔體之間無耦合,微波功率分別獨(dú)立饋入。通過調(diào)節(jié)兩腔的饋入功率和相位,該槍能產(chǎn)生高品質(zhì)的電子束流。此外未采用補(bǔ)償線圈和a磁鐵,結(jié)構(gòu)緊湊簡單。根據(jù)束流動力學(xué)計算,選取一組理想的腔體結(jié)構(gòu)參數(shù)和腔體及其耦合器尺寸,經(jīng)精密加工、微波參數(shù)及尺寸調(diào)配,完成該槍的研制。為了測量沿軸線電場分布,搭建一套基于National Instrument Labview軟件平臺自主開發(fā)的自動化測量系統(tǒng),同時加工一標(biāo)準(zhǔn)圓柱腔體用于驗(yàn)證該測量系統(tǒng)。在腔體加工調(diào)配期間,依據(jù)微波... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 THz源簡介
        1.1.1 THz源發(fā)展史
        1.1.2 THz源特性、應(yīng)用及產(chǎn)生
        1.1.3 基于FEL的高功率THz源
    1.2 FEL基本原理及束流品質(zhì)
        1.2.1 FEL基本原理
        1.2.2 FEL對束流品質(zhì)要求
        1.2.3 FEL束流品質(zhì)的改善
    1.3 基于FEL的THz源國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
        1.3.1 基于FEL的THz源
        1.3.2 電子源
    1.4 選題背景和意義
    1.5 論文主要內(nèi)容
    1.6 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    參考文獻(xiàn)
第二章 外注入式獨(dú)立調(diào)諧微波電子槍研制
    2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.1.1 腔體尺寸的確定
        2.1.2 腔體結(jié)構(gòu)
    2.2 強(qiáng)流二極槍驗(yàn)證及激活
        2.2.1 電子槍基本參數(shù)定義
        2.2.2 強(qiáng)流二極槍可行性驗(yàn)證
        2.2.3 強(qiáng)流二極槍參數(shù)測量
    2.3 微波腔體加工調(diào)試
    2.4 腔體耦合器設(shè)計
        2.4.1 耦合方式
        2.4.2 耦合器物理設(shè)計
        2.4.3 耦合器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計及調(diào)耦調(diào)諧方案
    2.5 微波腔體調(diào)配及冷測
        2.5.1 腔體調(diào)配及測量
        2.5.2 拉珠法測量系統(tǒng)研制
        2.5.3 ETC-ITC微波腔體電場分布測量
    2.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 THz源電子束產(chǎn)生裝置
    3.1 加速管及聚焦系統(tǒng)
        3.1.1 加速管設(shè)計
        3.1.2 聚焦系統(tǒng)設(shè)計
    3.2 輸運(yùn)線系統(tǒng)
    3.3 微波系統(tǒng)
        3.3.1 微波功率源系統(tǒng)
        3.3.2 波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)
        3.3.3 微波測量控制系統(tǒng)
    3.4 真空系統(tǒng)
    3.5 電源系統(tǒng)
    3.6 恒溫水冷系統(tǒng)
    3.7 輻射安全防護(hù)及連鎖系統(tǒng)
    3.8 控制系統(tǒng)
    3.9 準(zhǔn)直系統(tǒng)及安裝
    3.10 電子槍激活與加速管及波導(dǎo)系統(tǒng)老煉
    3.11 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 THz源電子束產(chǎn)生裝置束流動力學(xué)仿真
    4.1 束流參數(shù)要求
    4.2 準(zhǔn)S2E仿真方案
    4.3 準(zhǔn)S2E仿真
        4.3.1 ETC-ITC微波電子槍
        4.3.2 加速管及聚焦系統(tǒng)
    4.4 輸運(yùn)線
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 束流調(diào)試及測量
    5.1 ETC-ITC工作頻率調(diào)節(jié)
    5.2 束流調(diào)試
        5.2.1 束流調(diào)試
        5.2.2 速調(diào)管輸出功率的研究
        5.2.3 二極槍特性測量
    5.3 束流測量原理
        5.3.1 束流能量測量
        5.3.2 束流能散測量
        5.3.3 束團(tuán)長度測量
        5.3.4 發(fā)射度測量
    5.4 標(biāo)定束流測量靶
    5.5 束流測量
        5.5.1 燈絲電流6.0 A
        5.5.2 燈絲電流6.1 A
        5.5.3 燈絲電流6.2 A
        5.5.4 燈絲電流6.3 A
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 基于遺傳算法駐波加速管優(yōu)化設(shè)計
    6.1 SUPERFISH與CST網(wǎng)格劃分對比分析
        6.1.1 SUPERFISH計算分析
        6.1.2 CST計算分析
    6.2 原有腔體仿真
        6.2.1 均勻腔計算
        6.2.2 聚束腔計算
        6.2.3 整管計算
        6.2.4 束流動力學(xué)計算
    6.3 單變量法優(yōu)化設(shè)計
    6.4 基于遺傳算法優(yōu)化設(shè)計
        6.4.1 遺傳算法簡介
        6.4.2 均勻腔優(yōu)化設(shè)計
        6.4.3 整管調(diào)諧計算
        6.4.4 束流動力學(xué)計算
        6.4.5 耦合器設(shè)計
    6.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文總結(jié)
    7.2 工作展望
附錄1 目前世界上基于FEL的THz源
附錄2 TOSHIBA E37308速調(diào)管參數(shù)表
致謝
攻讀博士期間發(fā)表論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Physical design of FEL injector based on the performance-enhanced EC-ITC RF gun[J]. 胡桐寧,陳曲珊,裴元吉,李驥,秦斌.  Chinese Physics C. 2014(01)
[2]減小直線加速器耦合腔中不對稱性的方法[J]. 魏獻(xiàn)林,吳叢鳳.  核技術(shù). 2013(07)
[3]獨(dú)立調(diào)諧熱陰極微波電子槍實(shí)驗(yàn)研究[J]. 柏偉,黎明,王漢斌,楊興繁,單李軍,張浩,劉宇,沈旭明,甘孔銀,李濤,譚志遠(yuǎn),胡和平,陳天才.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(03)
[4]采用飛秒裝置的高功率寬帶太赫茲源(英文)[J]. 林栩凌,周峰,張建兵,戴志敏.  紅外與激光工程. 2012(01)
[5]太赫茲技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 姚建銓.  重慶郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(06)
[6]緊湊型自聚束微波電子槍設(shè)計研究(英文)[J]. 龐健,裴元吉,金凱,馮光耀,黃貴榮,賈大春.  強(qiáng)激光與粒子束. 2009(07)
[7]飛秒電子束裝置的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果(英文)[J]. 顧強(qiáng),陳永中,戴志敏,李德明,趙振堂.  強(qiáng)激光與粒子束. 2008(04)
[8]基于自由電子激光的小型太赫茲源初步設(shè)計[J]. 熊永前,秦斌,馮光耀,譚萍,田家勝,陳萍,楊軍,余調(diào)琴,裴元吉,樊明武.  中國物理C. 2008(S1)
[9]中國工程物理研究院遠(yuǎn)紅外自由電子激光實(shí)驗(yàn)研究[J]. 金曉,黎明,許州,黎維華,楊興繁,陳天才,徐勇,余虹,王遠(yuǎn),沈旭明,程云,謝敏,盧和平,鄧德榮,劉婕,崔麗,楊茂榮,李正紅,胡克松,都興紹,俞泉兔,黃孫仁,鄧仁培,劉錫三,束小建,丁武,竇玉煥,吳中發(fā).  高能物理與核物理. 2006(S1)
[10]光陰極注入器超導(dǎo)加速腔集成實(shí)驗(yàn)研究[J]. 金曉,許州,楊興繁,蔡公和,沈旭明,鄧仁培,黎明,都興紹,楊茂榮,李正紅,錢民權(quán),蔡琳,潘清,程云,劉捷,盧和平,趙夔,張保澄,王莉芳,謝大林,郝建奎,胡克松,周傳明.  強(qiáng)激光與粒子束. 2001(06)

博士論文
[1]外注入式獨(dú)立調(diào)諧微波電子槍的研制[D]. 龐健.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]光陰極微波電子槍微波特性研究[D]. 關(guān)歆.清華大學(xué) 2007



本文編號：3047864