电子直线加速器电子枪设计的计算机方法

本文基于Pierce电子枪理论和拉普拉斯方程的有限差分解,采用了一种新的计算机方法设计电子直线加速器电子枪。该方法包括:(1)根据设计要求确定电子枪电极。(2)对确定的电子枪进行计算机分析,计算电子束特性。该方法比常用的电解槽模拟法精度高、时间省。与一般的计算机方法相比,它基本上实现了确定电子枪电极的自动化。轴对称平行流电子枪的设计表明,即使采用较大的网格,仍有较好的精度。最后,用该法设计了4 MeV驻波加速器电子枪。     

碳纳米管光场致发射新型电子枪的初步方案设计

本文给出了一种基于碳纳米管光场致发射机制的新型电子枪的设计方案.该电子枪的枪体采用Pierce枪结构,加200kV直流高压,阴极材料为碳纳米管,驱动激光波长800-850 nm,脉冲峰值电流为6A,平均电流为12mA.与传统的光阴极电子枪相比,这种基于碳纳米管光场致发射机制的新型电子枪具有结构简单、量子效率高等优点.此外,本文还介绍了正在搭建的该电子枪实验平台.电子枪的性能,特别是阴极寿命和量子效率将在实验深入研究.     

双阳极电子枪测量系统研制与实验

为测量双阳极电子枪的输出束流品质,设计了一套完善的测量系统。使用该测量系统对双阳极电子枪进行测量。实验结果表明,增加中间电极可提高电子枪输出束流流强并改善横向聚焦。     

宽范围高精度电子枪系统的设计与验证

“空间环境地面模拟装置”是“十二五”国家重大科技基础设施项目,针对其子项目“低能电子加速器及束线”中辐照加速器的要求,在原有二极电子枪基础上增加了控制栅极。使用CST Particle Studio仿真研究了电子枪部分结构参数变化对引出束流强度的影响,设计出产生50 mA高品质束流的电子枪,并用PBGUNS(Particle Beam GUN Simulation)软件对设计结果进行验证。最后在电子枪实验平台上检验了电子枪结构参数变化对引出束流强度的影响规律,并对电子枪结构进行了优化。结果表明优化后的电子枪能够以阴极初级加热电压作粗调、栅极电压作细调的方式引出1μA～50 mA高品质电子束。     

基于Poisson Superfish和General Particle Tracer的高亮度高平均功率电子枪设计

设计一个高压350 kV、平均流强10 mA、束流发射度低于20 μm-rad的电子枪.阴极为光阴极时,峰值电流大,导流系数较大,采用Pierce法设计球面阴极结构电子枪.阴极为热阴极直流时,峰值电流较小,导流系数较小,考虑设计一个平面阴极电子枪.用Poisson Superfish构建电子枪的基本结构,再用Gener...     

强流栅控电子枪设计分析

电子枪是超高真空电子器件,可用于各类加速器的束流源与功率源中,是加速器与微波电子管的主要与关键部件之一.结合某辐照加速器电子枪实际需要,对其束流光学系统进行了计算机模拟和优化设计.模拟结果表明该电子枪在80 kv高压下工作时,输出电流可以达到5 A以上,束流发射度、枪区电场以及束腰半径可以满足该加速器运行的需要.电子枪...     

一种辐照加速器用电子枪的结构设计

本文针对于辐照加速器用电子枪的使用环境及自身的特点,在结构设计过程中,重点考虑了阴极热子组件的相关设计及电子枪对中性的保证方法,从而设计出了一种能够随时更换阴极热子组件的辐照加速器用电子枪,同时根据其结构特点设计了相关的模夹具,减少了在装架过程中产生的累计误差,保证了电子枪的对中性.通过试验验证,在高压为60-65 k...     

小型高压悬浮LaB_6电子枪研制

介绍了一种小型高压悬浮LaB_6电子枪的研制。该电子枪选用具有较强抗氧化能力的LaB_6作为阴极,通过隔离变压器,直接悬浮加速电压,并采用三圆筒透镜作为电子光学系统,减小了电子枪机械设计难度,提高了束流品质。测试发现,该电子枪在1 500 K时即能达到最高电流密度,电子束能量2.5keV,靶上流强2μA,束斑直径3 mm,焦距动态范围375 mm。目前该电子枪已成功应用于中国科学院近代物理研究所带电粒子与表面相互作用实验平台。     

一种微波栅控直流电子枪初步物理设计

红外波段自由电子激光的小信号增益大小以及饱和功率对束流的能散非常敏感。为满足远红外自由电子激光对能散的要求,在合肥光源栅控直流高压电子枪的基础上,模拟了一种热阴极微波栅控直流高压电子枪。微波栅控直流高压电子枪采用微波栅控的方法,控制和压缩阴极引出电子束团的长度。再通过直流高压对电子加速后,在电子枪的出口可以得到量级为几十皮秒的束团。本文使用SUPERFISH、POISSON分别进行栅控微波场与高压电场优化计算,PARMELA(Phase And Radial Motion in Electron Linear Accelerators)进行束流跟踪与分析,得到一组能满足红外自由电子激光需求的电子枪参数。     

高压型低能大功率辐照加速器电子枪研制

低能大功率辐照加速器广泛用于辐照加工产业。本工作研制出一台二极电子枪作为高压型低能大功率辐照加速器的电子源,并通过出束实验对其加以优化,最后确定了二极电子枪的最佳结构、尺寸及运行参数等。结果表明,从电子枪引出电子束的能量为5~25 keV,流强为60~100 mA,束斑为15~30 mm,半散角为0.6°~1.6°,不稳定度好于±0.6%。该电子枪工作稳定,寿命长于5 000 h。     

延时注入对驻波加速管X线输出量的影响

一、引言驻波加速管工作于脉冲方式时,在每个微波脉冲的开始和结束时,加速管内场强有一个建成和衰减的过渡过程,在过渡过程中,加速场强随时间不断变化,如果电子束和微波功率同时注入及馈入驻波加速管,则将有较多的低能电子产生,它们不仅增加加速管的负载,使输出能谱变坏,而且这部份低能电子对X线输出量的贡献也不大。由于过渡过程的     

Simulation studies on two-frequency RF gun

Photocathode RF gun is widely used for particle accelerators as an electron source.When driving an RF electron gun at the fundamental frequency and a higher harmonic frequency simultaneously with proper field ratio and relative phase,it generates electron beams of ultralow emittance and a linear longitudinal phase space distribution.Such a gun provides high quality electron beam with low energy spread,small traverse emittance and high brightness.In this paper,the RF design of a 1.5 cell cavity is presented.Simulation results of beam dynamics for the two-frequency gun and a standard single-frequency RF gun are also shown in this paper.In addition,bunch compression with a two-frequency gun is explored.     

电子能量损失谱仪用中高能电子枪的研制

研制了一台电子能量损失谱仪用的中高能电子枪。其产生的电子与原子、分子发生碰撞,通过谱仪收集、分析散射电子的动量和能量,可以获得靶的电子结构和碰撞动力学信息。该电子枪结构简单,由热阴极、栅极、阳极、聚焦极和偏转板组成;电子能量可调范围大(1-3 keV),操作简单。为了获得最优的束流条件,利用SIMION电子光学软件模拟了电子发射源大小和初始发散角对靶点处的束斑大小和束流发散角的影响。在电子能量为1.5 keV条件下,实验检验给出在离电子枪出口27 mm处可获得束径约为0.95 mm、束流发散角约0.93°和束流强度6.27mA的电子束,满足电子能量损失谱仪的使用要求。     

氢气还原金属氧化物

叙述的氢气还原金属氧化物的过程,装置和工艺过程,研究了若干种氧化物的还原温度和还原时间对还原效率的影响,采用特殊的滚轧技术,将还原的金属制备成较薄的靶膜。     

钪酸盐阴极电子枪双短脉冲发射实验研究

本工作研究在ns量级双脉冲高压下钪酸盐阴极电子枪电流发射。实验中采用Blumlein线形成ns量级脉冲高压作为电子枪馈入高压,脉冲宽度约为80ns,双脉冲间隔约为300ns。实验结果表明:在消除了空间高频干扰后,法拉第筒测量到的电子枪发射电流脉冲形状与馈入的ns量级双脉冲高压形状非常吻合。由此验证了钪酸盐阴极电子枪对ns级脉冲高压发射响应能力能满足双短脉冲高压工作状态要求,可以作为ns量级多脉冲电子束注入器。     

多能量档电子直线加速器用栅控电子枪电源研究

本文介绍了一种应用于多能量档电子直线加速器栅控电子枪的专用电源。根据栅控电子枪的工作需求，电子枪的阴极处于-50 kV高压上，电源的3路输出，包括灯丝电源、偏压电源和栅控脉冲电源，均通过高压隔离变压器，将信号输送到高压端的灯丝、阴极和栅极上。利用主控计算机精确调节了电子枪发射束流的大小和脉冲宽度，以满足加速器多能量输出的需求。高压端均为无源器件，以降低故障率。此电源结构简单、调节方便、工作稳定，已在多能量档电子直线加速器上连续工作近4 a，运行状态良好。     

The Use of an Electron Microchannel as a Self-Extracting and Focusing Plasma Cathode Electron Gun

A new and simple type of electron gun is presented.Unlike conventional electron guns,which require a heated filament or extractor,accelerator and focusing electrodes,this gun uses the collimated electron microchannels of an inertial electrostatic confinement(IEC) discharge to achieve the same outcome.A cylindrical cathode is placed coaxially within a cylindrical anode to create the discharge.Collimated beams of electrons and fast neutrals emerge along the axis of the cylindrical cathode.This geometry isolates one of the microchannels that emerge in a negatively biased IEC grid.The internal operating pressure range of the gun is 35-190 m Torr.A small aperture separates the gun from the main vacuum chamber in order to achieve a pressure differential.The chamber was operated at pressures of 4-12 m Torr.The measured current produced by the gun was 0.1-3 m A(0.2-14 m A corrected measurement) for discharge currents of 1-45 m A and discharge voltages of 0.5-12 k V.The collimated electron beam emerges from the aperture into the vacuum chamber.The performance of the gun is unaffected by the pressure differential between the vacuum chamber and the gun.This allows the aperture to be removed and the chamber pressure to be equal to the gun pressure if required.     

Design of Electron Gun for 1.5 MW, 140 GHz Gyrotron

This paper presents the design of the triode type electron gun for a 140 GHz, 1.5 MW gyrotron with the transverse to the axial velocity ratio of the beam 1.4 and the transverse velocity spread 1.28%. The operating mode of the gyrotron is TE_24,8 and it is operated in the fundamental harmonic. The analytic trade-off equations for the electron gun design have been used to estimate the initial gun parameters. The electron trajectory tracing program has been used to optimize the electron gun design. The parametric dependences of modulating anode voltage, beam voltage and cathode magnetic field on the beam quality has also been studied.     

双栅低能电子积分谱仪的实验研究

结合电子中微子质量测量研制高分辨率β谱仪的需要,我们开展了低能电子减速积分谱仪的实验研究。减速积分谱仪已出现多年了。五十年代哈密顿,六十年代卡德维尔,以及七十年代的赫契托等都曾作过减速栅型谱仪的工作。他们所用都是双层球栅分析栅网。赫契托用了每毫米四线的32°张角的球面栅,透射率达20%,对于200—1400eV的电子分辨率为0.06%。但前人所研究谱仪都是能量极低(2 keV以下)、尺寸较小的。为了适应中微子质量测量的要求,我们在较高能区作了实验研究。