脉冲时间幌动的测量

电子直线加速器对于脉冲电子束与脉冲微波包络同步的精确性要求是极其严格的。二者之间的任何过大的相对幌动都可能引起电子束能散度的增大,甚至于不能加速电子束。本测量的目的即是对加速器各仪器、各环节的脉冲间隔的相对时间幌动进行测量,以便了解每个环节对总的幌动起多大影响,并为改善该环节的幌动提供必要的测量手段。本     

电子束对藏药八味沉香散的辐照效应

为研究电子束辐照对藏药八味沉香散灭菌效果和其有效成分的影响,采用电子束(0kGy、5kGy、7 kGy、10 kGy)和⁶⁰Co γ(7 k Gy)辐照三个厂家生产的产品,分别在处理后以及在49℃加速贮藏3个月后检测微生物指标和有效成分的变化。结果表明：经不同剂量处理后,电子束辐照和⁶⁰Co γ辐照均能显著降低八味沉香散内微生物数量至达标;电子束5 k Gy辐照后,样品的微生物总数已降低至《中国药典》的要求限度,且其有效成分没有明显变化,吸收剂量至10 k Gy时,对其有效成分含量也基本无影响。因此,电子束辐照可以有效提高八味沉香散的卫生指标,5 kGy为八味沉香散的最佳辐照工艺剂量。     

FEL太赫兹源电子束参数优化设计

讨论了电子束能散度、电子束发散度以及电子束脉冲长度等电子束参数对自由电子激光太赫兹源辐射增益的影响,并进一步考虑了波荡器真空室的约束作用,分析了其过模波导约束效应下,太赫兹辐射场与电子束纵向耦合及横向耦合的变化。结果表明,长波长时,波导约束将改善电子束的横向耦合,同时因波导效应将减慢太赫兹辐射场的传播速度有利于改善电子束的纵向耦合。通过分析饱和增长过程,优化设计了波导约束下自由电子激光太赫兹源电子束束团长度等参数。     

EGSWIN在邮件辐照灭菌系统屏蔽计算中的应用

对应用Monte Carlo(蒙特卡罗)方法计算电子束邮件辐照灭菌系统的屏蔽问题进行了研究.采用清华大学工程物理系蒙特卡罗中心开发的EGSWIN系统,对电子束源项进行了计算,得到电子束打铝板所产生韧致辐射的能谱、方向和强度,从而给出等效光子源.通过验证和比较,说明了EGSWIN在源项计算中的准确性和高效性.     

EGSWIN在邮件辐照灭菌系统屏蔽计算中的应用

对应用Monte Carlo(蒙特卡罗)方法计算电子束邮件辐照灭菌系统的屏蔽问题进行了研究。采用清华大学工程物理系蒙特卡罗中心开发的EGSWIN系统，对电子束源项进行了计算，得到电子束打铝板所产生韧致辐射的能谱、方向和强度，从而给出等效光子源。通过验证和比较，说明了EGSWIN在源项计算中的准确性和高效性。     

光学渡越辐射在电子束能谱测量上的应用

论述了用光学渡越辐射对强流短脉冲束团的能谱进行测量的理论和方法。探讨了利用单膜装置、双膜装置或多膜装置产生的光学渡越辐射进行束流能谱测量的方法，并针对２０ＭｅＶ电子感应直线加速器能散为０．５％的电子束能谱测量作了一些计算以得到部分装置的设计参数。计算表明：应用渡越光栅谱仪选择合适的膜片厚度及间距，对于给定的电子能谱，可以得到大的能量接受度和好的能量分辨率。然而，要用大量的膜片是困难的，而且还有许多影响多膜渡越辐射能谱仪的实际问题需要讨论。     

双向泵浦激光腔中能量沉积的实验研究

建立了快响应压力传感器动态和稳态标定系统及稳态测量方法，测量了双向电子束泵浦激光腔中０．２ＭＰａＮ２中的沉积能量分布，研究了激活区中能量沉积的分布随电子束能的变化。稳态测量给出了ＫｒＦ激光介质中平均压强增量，并得到了总能量沉积、泵浦率、能量沉积率和本征效率。     

计算脉冲电子束辐照下能量沉积剖面的新方案

脉冲电子束辐照材料试验研究中,束流电子具有不同的速度和角度分布。但数值模拟计算一般都考虑电子束垂直入射靶材料,这可能导致数值计算结果与试验结果不符。针对该问题,提出了一种计算电子束辐照下能量沉积剖面的新方案,利用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)软件对铝、铜、钽金属材料在电子束辐照下的能量沉积进行模拟,分析了电子束垂直入射与带有角度分布入射时能量沉积的差异,为解释电子束辐照试验测量数据与理论计算结果之间的差异提供了依据。     

液体化学剂量计测定电子束吸收剂量

用重铬酸钾（银）和硫酸高铈－硫酸铈剂量计对电子束（能量１－１５ＭｅＶ）的水中吸收剂量进行了测量，其剂量响应线性良好，准确度高，测量的扩展不确定度为４．８％（Ｋ＝２）。针对电子束吸收剂量测量的特点，特别设计加工了硬币型聚苯乙烯制容器。根据深度剂量分布曲线，计算了吸收介质中某一深度处的吸收剂量，并通过射程法的计算，对电子束最可几能量进行了估计。     

条形电极束流能散探测器

介绍了北京正负电子对撞机改造工程(BEPCⅡ)新安装的条形电极束流能散度探测器(BESM);对BESM无损束流能散度测量进行了理论分析以及对BESM进行了位置标定和灵敏度计算,并给出了该BESM位置灵敏度计算的误差分析.     

兰州高能电子成像实验平台电子束团长度测量研究

为提高高能电子成像的时间和空间分辨率,实验需低能散、低发射度、短脉冲的高品质束流。本文利用相干渡越辐射能谱分析法测量基于热阴极微波电子枪的高能电子成像用直线加速器的电子束团长度。通过用迈克尔逊干涉仪测量太赫兹辐射能谱,利用自相关曲线拟合法得到电子束团长度。实验结果表明,当束流宏脉冲峰值强度约为24 mA,即电荷量约为15 pC时,电子束团均方根长度约为0723 5 ps。另外,用Kramers Kronig(K K)相位分析法可重建一种可能的电子束团纵向分布。电子束团长度测量的研究可优化束流品质,对后续高能电子成像实验有重要的参考意义。     

Electron Acceleration During the Mode Transition from Laser Wakefield to Plasma Wakefield Acceleration with a Dense-Plasma Wall

The wake bubble expansion and contraction by adding a dense-plasma wall in the background plasma during the mode transition from laser wakefield to plasma wakefield acceleration is investigated by particle-in-cell simulations.The electrons are injected continuously into the cavity until the lateral bubble size equals the inner diameter of the wall.The injected electron bunch from the laser wakefield acceleration(LWFA) scheme is quasi phase-stably accelerated forward because of the longitudinal contraction of the bubble.After the laser pulse is depleted completely,the electron bunch generated from the LWFA scheme drives a plasma wakefield.The electrons remaining in the channel are trapped and accelerated by the plasma wakefield.Ultimately,two energetic electron bunches with a narrow energy spread and low emittance are obtained.     

基于相干渡越辐射的束团长度测量研究

电子束团长度是束流诊断中的重要参数,基于相干渡越辐射(Coherent Transition Radiation,CTR)的测量方法是一种简单易行的高时间分辨率测量方法。本文调研并分析了不同电子束团长度测量方法的优缺点,选择基于CTR方法作为主要研究方向,主要针对上海深紫外自由电子激光实验装置(Shanghai Deep Ultra-Violet Free Electron Laser,SDUV-FEL)和X射线自由电子激光试验装置(Shanghai X-ray Free Electron Laser,SXFEL)进行了实验方案设计和模拟分析。结果表明,通过合理的参数选择和方案优化,用该方法可对飞秒至皮秒范围内的束团长度进行测量,时间分辨率能到达飞秒量级,满足SDUV-FEL的实验需求和SXFEL的工程需求。     

合肥光源谐波法束团长度测量系统研制

同步辐射光与束流信号具有相同的时间结构,测量同步辐射光并基于频域的信号处理方法可得到束团的长度。基于该原理,研制了采用谐波法测量束团长度的系统。该系统用高速光电接收器将同步光转换为电信号,然后采集该信号的四路频率分量,计算得到束团长度。阐述了该系统的软硬件设计,并应用该系统测量了束团长度随流强的变化规律,与条纹相机的测量结果相吻合。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

Nonlinear energy chirp compensation with corrugated structures

Herein, a feasible method is proposed to compensate the high-order effect during bunch length compression, thereby enhancing the peak current of a highrepetition-rate X-ray free-electron laser source. In the proposed method, the corrugated structure is inserted downstream of the high-order harmonic cavities to function as a passive linearizer and enhance the longitudinal profile of the electron beam. Three-dimensional simulations are performed to analyze the evolution of the longitudinal phase space, and the results demonstrate that the profile of the electron beam is improved and the peak current can be easily optimized to over 2 kA with a bunch charge of 100 pC.     

Bunch-by-bunch longitudinal phase monitor at SSRF

Beam signals captured from a button-type pickup contain multidimensional information including the bunch charge,transverse position,bunch length,and longitudinal phase.A bunch phase monitor,which retrieves longitudinal phase information from a pickup signal at a bunch-by-bunch rate,has been developed at the Shanghai Synchrotron Radiation Facility.This paper introduces the basic principles,system setup,data processing method,and preliminary experimental results of this system.The systematic measurement error introduced by the limited system bandwidth,bunch length,and bunch charge variation was studied using simulation data.The random measurement uncertainty was evaluated using experimental beam data.The experimental result shows that the longitudinal phase resolution of this system is better than 1.0 ps.The first application,measuring the relationship between the longitudinal phase and bunch charge to determine the energy loss factor,was implemented,and the preliminary result is also discussed.     

CSR ns级重离子束动力学研究

采用束团在纵向相空间快速旋转的非绝热压缩方法研究了在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上获取高能ns量级短脉冲重离子束的可行性,利用K-V包络方程对能量为250MeV/u、初始纵向束团长度为200ns、初始动量分散为5×10-4的238U72+离子束团的非绝热压缩过程进行了束流动力学模拟,给出了在束团压缩过程中束流相关参数的变化。结果表明,在CSR上可取得最短为16ns长度的238U72+离子束团,可满足用于高能量密度物理研究的50ns束团长度的要求。     

Study on Energy Variable Laser-Compton Gamma-ray with a Fixed Energy Electron Beam

The electron beam in medium scale (1-2 GeV) synchrotron radiation ring is attractive to generate an intense and narrow energy spread of laser-Compton gamma-ray beam in an MeV-region. Since the storage ring is operated with fixed electron energy for synchrotron radiation (SR) users, methods for changing the gamma-ray energy should be investigated. Three methods, 1) using a tunable laser, 2) changing the collision angle between the laser and the electron beam, and 3) selecting the scattering angle of the laser-Compton gamma-ray by using a collimator and an absorber, are studied by analytical calculation and simulation which takes into account the electron beam size and effective length of laser-electron interaction. Since a tunable laser has no enough power in the infrared wavelength region, an intense gamma-ray beam can not be generated by using a tunable laser at present stage. The collimator-absorber method generates enough amounts of gamma-rays, but simulation shows a broad energy spread, -7%, of the gamma-ray. An acceptable gamma-ray beam can be obtained by changing the incident angle of the laser beam whose pulse width and timing are synchronized with the electron beam pulse.