對基本粒子的探索和對超快和超小尺度下物質結構認知的需求推動了現(xiàn)代大型電子直線加速器應用的發(fā)展。為滿足這些應用對電子源的需求,往往采用光陰極微波電子槍和光陰極注入器提供低發(fā)射度、高峰值流強的電子束。電子束從光陰極表面產生后,其發(fā)射度會在后續(xù)的加速、聚焦及聚束過程中增長。如何進一步降低初始發(fā)射度并抑制發(fā)射度增長是近年來研究的焦點。本論文對光陰極注入器中超低束流發(fā)射度的獲得進行了探索性研究,一方面研究了陰極表面狀況對熱發(fā)射度的影響,另一方面探索了光陰極注入器中抑制發(fā)射度增長的新方法。真實陰極表面是隨機緩變表面,其表面起伏不僅會造成光電子發(fā)射方向的離散,也會產生橫向電場分量,進而導致熱發(fā)射度增長。為預測真實陰極表面粗糙度對熱發(fā)射度造成的影響,我們引入點擴散函數(shù)計算方向離散效應,利用任意緩變表面電場分布近似公式計算橫向電場效應,給出了真實陰極表面粗糙度熱發(fā)射度的解析公式,并進行了模擬驗證。解析和模擬結果表明,對于經過精細機械打磨的陰極,其粗糙度熱發(fā)射度增長可忽略不計。金屬陰極表面存在納米尺度周期結構時,能夠與入射激光耦合產生表面等離激元,顯著加強光陰極對光子的吸收。我們對表面納米結構陰極的發(fā)射特... 

【文章來源】：清華大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：215 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?ＭｅＶ?ＵＥＤ原理圖Ｗ

１．１．２?ＭｅＶＵＥＤ??ＭｅＶ?ＵＥＤ即兆電子伏超快電子衍射，是一種將超短的ＭｅＶ電子束作為探針，??觀測物質結構的快速變化過程實驗手段。其原理見圖１．２。??圖１．２?ＭｅＶ?ＵＥＤ原理圖Ｗ。??ＭｅＶ?ＵＥＤ的空間和時間分辨率如下式描述口］：??Ａ?２；ｒ?Ｓｎ?．．．．??Ａｓ?—?—??（１－６）??了?＝?＞／巧?＋?請?＋?請Ａ?＋?與Ｍ?（１－７）??其中Ｊｅ為電子的康普頓波長。由上式可見在電子探針橫向尺寸（Ｔｘ?（即樣品上的??２??

槍中多極場對發(fā)射度的改變顯現(xiàn)出來，因此電子槍結構／功率饋入變得對稱化ＰＡＷ，??并采用跑道型稱合孔抑制多極模Ｐ２’３３３；?；ｒ模工作時激發(fā)起的０模對發(fā)射度造成影??響，因此優(yōu)化束流孔擴大頻率間隔？。電子槍腔型的發(fā)展過程見圖１．４。在這一??階段中，一個重要的里程碑是應用于ＬＣＬＳ的光陰極注入器中的光陰極微波電子??槍，它驅動了世界首臺硬Ｘ射線自由電子激光（即直線加速器相干光源ＬＣＬＳ），??它集成了這一階段對電子槍腔型的優(yōu)化，其腔型設計見圖１．５。??第三除段中，電子槍的腔型造成的發(fā)射度增長已經很小，注入器出口處的發(fā)射??度近似由熱發(fā)射度、非線性ＲＦ發(fā)射度及非線性空間電荷發(fā)射度組成Ｐ４３。此階段人??們開始優(yōu)化整個注入器結構及激光參數(shù)。針對非線性空間電荷力，ＫＶ分布＾５］被??動力學模擬證明可有效抑制非線性空間電荷力發(fā)射度增長Ｐ６’３７＾，進而激光整形、??５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]光陰極電子槍中金屬光陰極的熱發(fā)射度研究[J]. 何小中,唐傳祥,黃文會,林郁正.  高能物理與核物理. 2004(09)
[2]基于湯姆遜散射的X射線光源的物理問題研究[J]. 黃文會,何小中,黃剛,唐傳祥,林郁正.  高能物理與核物理. 2004(04)

博士論文
[1]基于湯姆遜散射X射線源的理論及初步實驗研究[D]. 杜應超.清華大學 2006



本文編號：3362632