| 题名 | 高频腔中二次电子倍增效应的研究 |
| 作者 | 张猛 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院上海应用物理研究所 |
| 授予地点 | 上海应用物理研究所 |
| 导师 | 赵明华 |
| 关键词 | 直线加速器 次谐波聚束器 二次电子倍增 超导腔 微脉冲枪 反向线圈 模拟计算 |
| 其他题名 | Study of Multipacting Effect in RF Cavity |
| 中文摘要 | 上海光源直线加速器采用电子枪、次谐波聚束器、行波聚束器组成预注入器，次谐波聚束器腔压、相位的稳定性直接关系到电子束流的品质。二次电子倍增效应是高频腔内电子的一种振荡放大过程，结构表面发射出的电子在高频场中加速后与表面再碰撞将产生二次电子，二次电子产生的数量与表面材料的性质和碰撞电子的能量有关，当这些二次电子再一次在高频场中加速、碰撞，将产生下一代电子。若二次电子发射数量超过碰撞电子数量，同时电子轨道满足特定的振荡条件时，电子电流将自发增加，发生二次电子倍增现象。二次电子倍增效应是导致高频腔不稳定性的原因之一。 本文针对高频腔中的二次电子倍增过程进行重点研究。首先对上海光源直线加速器的物理设计进行了数值模拟，重点分析了聚束过程对次谐波聚束器的参数要求。对优化设计的次谐波聚束器电磁参数、调谐范围进行复算，实验室测量与带束实验表明，此高频腔满足设计要求。 本文将上海光源次谐波聚束腔与最普通的重入式谐振腔进行对比，结果表明，在实际使用的工作范围内，优化次谐波腔形状可有效抑制其中的二次电子倍增效应。进一步的考察表明，腔体结构的圆滑设计是抑制二次电子倍增的原因。调试过程中，螺线管线圈的磁场作用激发了次谐波聚束器中的二次电子倍增效应发生，实验研究与三维数值模拟给出了此环境下的倍增过程。采用反向线圈抵消螺线管漏磁场可有效抑制此类二次电子倍增过程。 对各种几何结构轴对称超导腔的二次电子倍增效应模拟计算表明，高频腔表面的材料处理程度对二次电子倍增影响显著。同时，腔体尺寸的局部优化可有效抑制其中二次电子倍增效应的发生。采用半解析方法处理二次电子倍增，验证了模拟结果的正确性。 微脉冲枪的纵向自动聚束原理提供了获取短脉冲电子束流的一种新颖方法。理论模拟与实验室测量均验证了此电子枪作为新一代高品质电子源的巨大潜力。本文回顾了微脉冲枪的发展历史及研究现状，总结了近年来国内在MPG实验方面的最新结果。探讨了倍增过程中的单电子动力学过程，采用数值模拟的方法验证了纵向自动聚束原理。重点分析了阴极形状对微脉冲枪性能的影响，详细分析了纵向加速过程中电场对横向运动的影响。模拟结果表明，采用圆弧形阴极结构可有效约束电子束流在横向的发散。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-11 |
| 页码 | 125 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7335]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2004-2010年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张猛. 高频腔中二次电子倍增效应的研究[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所. 2009. |
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