BFEL束团长度测量系统的离线实验研究

短和超短束团长度测量技术是发展短波长FEL和高级加速器的关键技术之一. 为测试研制的短和超短束团长度测量系统雏形装置, 利用黑体辐射仪的连续远红外-毫米波辐射替代BFEL的4ps微束团产生的亚毫米波-毫米波CTR, 进行了离 线模拟实验, 获得良好调制的干涉图. 实验表明, 该雏形装置软硬件系统的运行满足初期的设计构想; 干涉仪经细致的光学调节, 可获得较为调制充分的干涉图; LabVIEW编制的测控软件满足控制和采集的基本需要. 提出了进一步改善的措施.     

相干衍射辐射在超短电子束团长度测量中的应用

利用相干衍射辐射(CDR)光学自相关技术在线无阻拦频域测量超短电子束团的长度是当前国际束测领域的研究热点. 文中分析和数值计算了利用上海应用物理研究所(SINAP)飞秒电子束装置提供的超短电子束团产生的宽带连续强CDR，介绍了超短电子束团长度测量的实验原理和装置示意，并研究了分束器对束团长度测量的影响. 结果表明，该束团可直接用于产生覆盖远红外至毫米波段的宽带连续强CDR；辐射能量主要集中在轴线附近，宏脉冲辐射能量可达毫焦耳量级；利用光学自相关技术研制的远红外Michelson干涉仪和Golay探测仪组成束团长度测量系统，通过实验测量CDR干涉图FWHM可近似求得超短束团长度；干涉图籍助傅立叶变换光谱法，可推算求得束团电子密度分布的信息.     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

 在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

受激渡越辐射光学速调管

本文提出一种基于受激渡越辐射的的光学速调管新方案。应用著名的Madey定理对这种新型的自由电子激光器进行了分析和计算,其中包括自发辐射的和受激辐射的分析讨论。结果表明,Madey定理确能简化复杂的计算,并给出清楚的物理概念;同时计算还表明,受激渡越辐射光学速调管具有大的输出增益。文中对N个介质区构成的多级光学速调管情形也进行了讨论。 关键词：     

相干渡越辐射束团纵向分布重建方法

实验上通过相干渡越辐射（CTR）能谱分析法测量束团长度以及进行纵向束团形状重建已成为一种有效的束流诊断手段。通过迈克尔逊干涉仪测量太赫兹辐射能谱,通常实验所用探测器只能测量辐射的强度谱的幅值,且由于缺少相位无法直接进行束团形状重建。目前重建算法主要有Kramers-Kronig(K-K)相位分析法和代数迭代重建算法。利用这两种算法分别对高斯分布和带拖尾的高斯分布模型进行验证并进行了对比,其中K-K得出的重建结果存在一定的误差,迭代算法在解决重建反转歧义、重建噪声抑制等表现良好。同时利用这两种算法对兰州高能电子成像平台CTR实验结果进行了重建及分析,得出了对应的重建结果,为后续高能电子束成像平台的束流诊断反馈提供了一种参考手段。     

渡越辐射的研究

本文对渡越辐射的理论、实验及其应用等方面的情况做了较详细的综述;分析了影响渡越辐射强度的一些不利因素;对进一步改善渡越辐射的质量,提高渡越辐射强度等问题进行了讨论。     

不同加热机制产生的超热电子的相干渡越辐射谐波研究

利用不同加热机制产生的超热电子所导致的相干渡越辐射(CTR)在谐波分量强度比上的不同，给出了区分飞秒激光等离子体相互作用产生超热电子过程中的主要与次要加热机制的一种可能方法.得到了加热周期不同的加热机制所产生超热电子的比例与CTR谐波分量的二倍频和一倍频的强度比之间的具体关系式.如果在实验上测到此谐波分量强度比，就可以推出不同加热机制在加热过程中所起作用的大致比例关系.另外，CTR谐波分量的强度比还与超热电子的温度、实验上所使用靶的厚度有一定依赖关系，对此作了较为详细的讨论. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 加热机制     

光学渡越辐射电子束发散角二维拟合数值分析

光学渡越辐射具有良好的方向性,通过对光学渡越辐射空间分布曲线进行拟合可以对束流发散角进行计算。采用理论计算的方法,分析了电子入射到金属-介质界面时,入射角变化对光学渡越辐射二维空间分布的影响。计算分析表明,光学渡越辐射在特定偏振方向上的分布并不仅仅由电子束在该方向的发散角分量决定,同时还受到其他方向发散角分量的影响。计算对比了电子束散角一维分布和二维分布模型下光学渡越辐射空间分布的差异。结果表明,采用一维分布模型拟合计算的电子束均方根发散角存在偏差,较二维分布拟合结果偏小。     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发展, 高能量正负电子对撞机, X射线自由电子激光器, 先进的同步光源等, 都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团. 于是, 亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术, 电子束长度的监测是其中的一部分. 电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点, 具有较好的应用前景. 本文介绍该方法的原理, 通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系, 做系统误差分析, 对实际实验有指导意义.     

皮秒量级电子脉冲宽度测量系统

提出了一种测量皮秒量级电子脉冲宽度的新方法; 并且在二次发射微波电子枪前期研究结果的基础上利用MAFIA等数值模拟程序建立起该测量方法的数值模型进行数值分析, 讨论了其可行性; 并根据本实验室现有条件给出了测量方法的最小分辨, 说明了测量方法的可行性.     

用条纹相机测量BEPC的束团长度

在北京正负电子对撞机(BEPC)中,正负电子束团的长度及其拉伸是束流性能重要指标之一,它直接影响到物理实验的效率,对BEPC的改进和性能进一步提高也起着关键的作用.由于用条纹相机测束团长度,具有精度高,且直观的特点,因此,近年来条纹相机在加速器束团测量领域得到了广泛的应用.本文将介绍用条纹相机测量BEPC储存环束团长度的原理、方法、系统配置、误差分析及一些典型的测量结果.     

激光加速电子束团的输出特性研究

通过仔细研究俘获加速CAS(captureandaccelerationscenario)机制中电子束团的输出特性,发现其出射电子有3类不同的运动轨道即掠过(pass-by)、非弹性散射(IS)、CAS.由于实际入射电子束团的线度远大于强激光脉冲的线度,因此只有位于入射电子束团中心区域的电子才可能被俘获加速.对于目前所能获得的聚焦激光场强(～10²¹W/cm²)和实际的电子束团(～10⁸个电子)而言,最大的输出能量可达到450MeV以上,同时被加速电子的数目可达到10⁴—10⁵个.这表明CAS可望发展成为小型台式加速器的新加速原理     

束团序列发射的相干同步辐射强度数值计算

提出一个新颖的射频电子束团序列在偏转或者摇摆磁场中发射的相干同步辐射相干迭加导致辐射增强的理论模型,并基此分析和计算了利用BFEL装置的3?0MeV射频直线加速器产生的电子束团序列发射的相干辐射增强效应.由讨论可知,不同的束团产生的相干同步辐射之间存在相干性源于束团间的相干性;这种束团间的相干性引起的辐射增强迭加在单个束团产生的相干辐射功率谱上;随着波长的增长,这种辐射增强呈现规则的高速振荡效应;束团间相干性引起的强度增强近似约为宏脉冲内所含束团数的平方.最后提出利用所设计的毫米波Michelson干涉仪检测BFEL装置的电子束团序列的相干性的实验设想.     

Electron Acceleration and Bunch Generation by Intense Femtosecond Laser Pulse in Preplasma of a Target

We present analytical studies of electron acceleration in the low-density preplasma of a thin solid target by an intense femtosecond laser pulse. Electrons in the preplasma are trapped and accelerated by the ponderomotive force as well as the wake field. Two-dimensional particle-in-cell simulations show that when the laser pulse is stopped by the target, electrons trapped in the laser pules can be extracted and move forward inertially. The energetic electron bunch in the bubble is unaffected by the reflected pulse and passes through the target with small energy spread and emittance. There is an optimal preplasma density for the generation of the monoenergetic electron bunch if a laser pulse is given. The maximum electron energy is inverse proportion to the preplasma density.     

BEPC中电子云导致的束团横向尺寸增长研究

多束团正电子储存环中可能发生电子云不稳定性. 由于电子云导致的束团横向尺寸增长已经成为提高对撞机对撞亮度的主要限制因素之一. 介绍了在BEPC储存环中, 利用条纹相机直接测量由于电子云导致的束团横向尺寸增长结果, 并与模拟计算进行了比较.