光陰極微波電子槍調試及驅動激光整形技術研究.pdf

1、短波長自由電子激光裝置要求注入器為之提供低發(fā)射度、低能散、高峰值流強的電子束，光陰極微波電子槍由于在這些參數(shù)方面的獨特優(yōu)勢而成為直線加速器驅動的短波長自由電子激光裝置注入器的首選。X射線自由電子激光裝置所能達到的最短波長與束流橫向歸一化發(fā)射度成比例關系。同時，降低發(fā)射度和提高峰值流強可以有效的提高自由電子激光增益、降低其飽和長度，從而降低裝置的建造成本。
　　 本文首先簡要介紹自由電子激光和光陰極微波電子槍的發(fā)展，簡單闡述了光陰

2、極微波電子槍中的束流動力學，分析了引起束流橫向發(fā)射度增長的因素，并介紹了對線性空間電荷力引起的發(fā)射度增長進行補償?shù)姆椒ê驮怼?br>　　 詳細介紹了合肥光源光陰極微波電子槍系統(tǒng)中的主要組成部分。對其中的關鍵部分：驅動激光系統(tǒng)的各項參數(shù)進行了系統(tǒng)測量，給出了測量結果，同時在激光器的長期運行與維護中總結出了一套維護的步驟和方法。對時間同步系統(tǒng)進行了調試，獲得了很好的同步精度。對光陰極微波電子槍進行了高功率測試及出束研究，并成功實現(xiàn)出束，

3、對實驗過程中遇到的各種問題進行了分析和討論，給出了到目前為止光陰極微波電子槍各個系統(tǒng)的性能以及電子束品質的調試及測量結果，對結果進行了分析并指出了對其進行改善的途徑和方法。
　　 詳細研究了驅動激光斜入射光陰極對束流品質的影響，研究結果表明：需要通過光學方法對驅動激光斜入射引起的問題進行校正以降低甚至消除其對束流品質的影響。為此，搭建了一套簡單可調的波前整形系統(tǒng)對激光脈沖進行預處理并投入實驗應用，其對束流品質的改善發(fā)揮了實際作用

4、，改善效果與模擬結果相一致。通過模擬研究，我們發(fā)現(xiàn)：對于橫向均勻分布的激光脈沖，具有適當橢圓度的橢圓形光斑更有利于獲得高品質的束流。
　　 為降低非線性空間電荷力對橫向發(fā)射度的影響，本文對驅動激光脈沖的橫向及縱向整形技術進行了系統(tǒng)研究。針對我們的皮秒激光脈沖，設計并搭建了縱向整形系統(tǒng)，獲得了預期的縱向整形結果；在對激光的光束質量進行優(yōu)化并對光斑進行處理后，利用橫向整形器獲得了較為理想的橫向整形結果。鑒于均勻橢球體分布的脈沖可以完

5、全消除非線性空間電荷力對束流橫向發(fā)射度的影響，模擬研究了對我們的激光脈沖進行近似橢球體整形后橫向發(fā)射度的改善效果，并在橫向及縱向整形系統(tǒng)的基礎上給出了對激光脈沖進行近似均勻分布橢球體整形的方案。
　　 最后，為提高電子槍各部分的性能和電子束品質，指出了接下來的工作中所需解決的問題和相應的方法。在光陰極表面量子效率的提高及其均勻性的改善方面，詳細分析了光陰極表面在線清洗技術，給出了利用驅動激光進行激光清洗的方案，并討論了兩種可以對