發(fā)布時間：2024-02-15 06:27

　　近年來,緊湊型正負電子對撞機、X射線自由電子激光、緊湊型醫(yī)療及工業(yè)用加速器等裝置對常溫高梯度加速結構有著迫切的需求。實現(xiàn)高梯度加速結構的主要限制因素之一為射頻擊穿現(xiàn)象。該現(xiàn)象可導致金屬表面損傷、加速腔失諧、腔間相移改變、加速管壽命縮短、被加速束團能量下降甚至丟失等一系列問題,需要得到盡可能的抑制。射頻擊穿現(xiàn)象是一種復雜的物理現(xiàn)象,一般認為由場致發(fā)射所誘發(fā),并包括等離子產(chǎn)生、爆炸發(fā)射、表面熔化等眾多物理過程。其發(fā)生概率與電場、磁場、脈沖寬度、修正后的坡印廷矢量等多種物理量有關。射頻擊穿發(fā)生的位置和時刻均隨機分布,因此目前通常的實驗研究多采用對特定的加速結構進行長期測量的方式,通過大量實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結果進行分析。該方法所需實驗時間較長,且無法較好地分離各物理量,為解讀實驗數(shù)據(jù)和進一步理解射頻擊穿現(xiàn)象帶來了困難。本論文采用高功率激光,可在發(fā)生位置和時刻均可控的情況下在腔體表面觸發(fā)射頻擊穿,從而縮短實驗時間并明確實驗結論。在S波段1.6 cell光陰極微波電子槍中,通過該方法得到了射頻擊穿電流的時間結構,并發(fā)現(xiàn)了在同一個微波脈沖中發(fā)生多次射頻擊穿的實驗現(xiàn)象。結合帶有射頻擊穿電流項的等效電路模型...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 高梯度加速結構的應用
        1.1.1 緊湊型正負電子對撞機
        1.1.2 緊湊型光源
        1.1.3 光陰極微波電子槍
        1.1.4 用于國民生產(chǎn)的中低能加速器
    1.2 射頻擊穿
        1.2.1 射頻擊穿現(xiàn)象
        1.2.2 射頻擊穿危害
        1.2.3 射頻擊穿的研究現(xiàn)狀
    1.3 場致發(fā)射現(xiàn)象
        1.3.1 場致發(fā)射簡介
        1.3.2 高梯度結構中場致發(fā)射研究現(xiàn)狀
    1.4 論文工作的主要內容和創(chuàng)新點
第2章 激光觸發(fā)射頻擊穿的研究
    2.1 物理背景
    2.2 高功率實驗平臺
        2.2.1 S波段光陰極微波電子槍
        2.2.2 診斷方法
    2.3 激光觸發(fā)射頻擊穿實驗
        2.3.1 高功率激光對銅表面的損傷
        2.3.2 高功率實驗現(xiàn)象
        2.3.3 實驗現(xiàn)象初步分析
    2.4 等效電路模型分析
        2.4.1 等效電路模型
        2.4.2 基本方程
        2.4.3 模型基本參數(shù)
        2.4.4 等效電路仿真與實驗對比
        2.4.5 討論
    2.5 小結
第3章 采用針形陰極的相關研究
    3.1 L波段光陰極微波電子槍測試平臺
        3.1.1 L波段單腔高梯度光陰極微波電子槍
        3.1.2 實驗平臺
    3.2 針形陰極的微波老練
        3.2.1 微波老練過程
        3.2.2 場致發(fā)射電流演變情況
        3.2.3 SEM表面形態(tài)分析
        3.2.4 討論
    3.3 腔體儲能對場致發(fā)射的影響
        3.3.1 場致發(fā)射電流測量
        3.3.2 場致發(fā)射電流動力學研究
        3.3.3 各種因素的影響
        3.3.4 討論
    3.4 小結
第4章 場致發(fā)射在線高分辨率成像研究
    4.1 場致發(fā)射位置高分辨率在線成像方法
        4.1.1 高分辨率場致發(fā)射成像難點
        4.1.2 高分辨率場致發(fā)射成像方法
    4.2 動力學仿真
        4.2.1 成像參數(shù)定義
        4.2.2 初始電子分布
        4.2.3 發(fā)射相位/能量選擇
        4.2.4 成像特性研究
    4.3 實驗準備
        4.3.1 陰極制備
        4.3.2 實驗平臺升級改造
    4.4 成像實驗
        4.4.1 高分辨率成像
        4.4.2 單點場增強因子測量
        4.4.3 表面形態(tài)研究
    4.5 小結
第5章 總結與展望
參考文獻
致謝
附錄A 陰極中心表面電場強度計算方法
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3899372