利用高温超导体聚焦强流相对论电子束的研究

介绍了利用ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束，把超导透镜研制成圆锥形，两端口内径分别为φ６０ｍｍ和φ４０ｍｍ，透镜长１００ｍｍ，壁厚４ｍｍ，其陪衬样品超导特性Ｔｃ≥９０Ｋ，Ｊｃ≥１５０Ａ／ｃｍ＾２。实验研究采用两套方案，结果表明，超导透镜具有明显的聚焦效果，并可用效控制束流强度分布，使被聚焦电子在束横截面上的强度均匀分布。     

基于直线感应加速器的非相干太赫兹源设计

太赫兹波的产生途径有很多,本文通过理论设计和数值计算模拟了利用强流直线感应加速器神龙一号来产生 THz波。神龙一号直线感应加速器能够产生最大能量~20 MeV、束流强度~2 kA、脉冲宽度~60 ns 的脉冲电子束,脉冲电子束以不同能量通过偏转半径不相同的偏转磁铁后可以辐射出具有连续频率的太赫兹波。模拟计算了不同能量下的电子束通过偏转半径分别为0.2 m、0.5 m和1 m的偏转磁铁后得到的太赫兹波频率与电子束能量、磁铁偏转半径等的关系,太赫兹波的频率范围可达0.1 THz~9 THz,最大瞬时辐射功率~0.5 W。最后根据神龙一号直线感应加速器漂移段布局,设计得到偏转半径为0.5 m的偏转磁铁结构以及模拟结果。     

交变极性聚焦及其效应模拟

利用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件，合理设置聚焦布局，可有效抑止束质心的Corkscrew运动。实验结果表明，采用交变极性聚焦场聚焦，抑制了束脉冲顶部质心横向运动的发展，同时可剔除束脉冲前后沿能散度较大的那部分束。对实验所获束质心运动结果进行了打靶效应模拟，采用交变极性聚焦场聚焦，抑制束质心横向运动的效果是显著的。     

利用交变极性聚焦磁场抑制束质心的 Corkscrew运动

对强流相对论电子束采用交变性聚焦磁场聚焦存在稳定解，只要电子束的能量大于一定值，且合理设置聚焦布局，可达到稳定解所要求的条件。数值计算结果表明，在采用交变周期为0.81m，峰值磁场设为0.2T的情况下，对于能量为11.2MeV的电子束，当聚焦布局长度为2.5m时，束质心位移从5mm（始端）被抑制至趋近于0（终端）。实验时，采用了数值计算相近的聚焦布局，所获得的实验结果与计算结果基本一致。     

电荷耦合器件在电子束参数测量中的损伤问题

针对直线感应电子加速器(LIA)实验束参数测量技术应用过程中,电荷耦合器件(CCD)在纳秒激光辐照下工作的损伤效应方面进行研究。在分析CCD感光成像原理及其高能粒子测量应用的基础上,通过监测这种辐射下CCD输出信号的变化和实验后CCD的成像,对CCD中发生的软、硬损伤进行探讨,得到CCD能量损伤阈值的光子的响应特性和辐射损伤评估,保证了加速器束参数测量的可靠性。     

多束脉冲作用下韧致辐射转换靶照射量模拟

20MeV的强流脉冲电子束经加速聚焦后轰击韧致辐射转换靶,在产生脉冲X光的同时将大量能量沉积在靶内,导致靶材迅速膨胀飞散。在多个束脉冲作用下,后续脉冲由于靶材密度的降低可能无法产生足够的X光照射量。本文采用Monte-Carlo软件MCNP以及流体动力学软件ANSYSAUTODYN对靶材的动力学响应以及各脉冲所能产生的照射量进行了数值模拟,结果表明,在3个间隔500ns的20MeV、2kA、70ns、束斑1.5mm（FWHM）的电子束脉冲作用下,X光照射量无明显降低。     

直线感应加速器强电磁干扰环境下的束流测量

束流参数测量能够给束流调试提供可靠依据,好的束流品质能够提高闪光照相的空间分辨力。在高能强流电子束束流参数测量及诊断系统工作环境中,针对存在的强大电磁干扰,通过采用光纤传输控制信号的措施,能很好地传输窄脉冲,信号延时抖动小,达到了高速信号的可靠传输要求,利用紧凑嵌入式方法,提高了抗电磁干扰的能力,实现直线感应加速器电磁干扰下的束参数测量。