面沟道辐射特征的量子力学描述

本文从量子力学出发,讨论了面沟道辐射的一般论证.在非简谐近似下,描写了正电子面沟道辐射的频谱辐射.同实验比较表明,二者基本符合.     

周期弯晶摆动场辐射的混沌振荡

周期弯曲晶体中做沟道运动的带电粒子,在沟道辐射的同时,还将产生摆动场辐射.引入正弦平方势,并考虑运动阻尼和非线性影响,在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的运动方程化为具有阻尼项和受迫项的摆方程.利用梅利尼科夫(Melnikov)方法分析了异宿轨道的分叉与系统进入斯梅耳(Smale)马蹄意义下的混沌行为.结果表明,系统进入混沌的临界条件与它的具体参数有关,只需适当调节这些参数就可以原则上避免或控制混沌,从而进一步保证系统有效输出x-激光或γ-激光.     

超晶格量子阱沟道辐射的频率特征

预言了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,引入正弦平方势描述超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射能量与辐射谱的轨道特征.结果表明,对于能量为100MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级(X-能区).指出了用量子阱沟道辐射作为X-激光或γ-激光的可能性.     

带电粒子的准沟道辐射

引入新的相互作用势——正弦平方势,并从运动方程的旋转周期解出发,解析地处理了带电粒子的准沟道辐射。讨论了这种辐射与沟道辐射的区别,计算了它对总辐射强度的贡献。     

相干的参数X-射线辐射及弯晶的退道效应

要成功获得相干(衍射)的参数X-射线辐射(PXR)光源,粒子的运动必须是稳定的.但是由于衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用势的非线性等因素的影响,系统将产生退道、分叉、混沌等不稳定现象,从而对PXR的反射、衍射、聚焦和谱分布产生直接影响.在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子在弯晶中的运动方程化为具有常数力矩的摆方程.利用Jaeobian椭圆函数和椭圆积分分析了系统的相平面特征,并用能量法讨论了系统的稳定性,在相空间密度均匀分布的假设下,导出了系统的退道系数.以硅单晶为例,计算了能量为1.0 GeV的质子运动在曲率半径为1 m的(110)面沟道的退道系数η=0.3.     

超相对论电子的面沟道辐射

本文利用经典电动力学方法,描述了超相对论电子的面沟道辐射,并指出可利用这种辐射作为x-激光或γ-激光的可能性。     

正电子面沟道辐射的经典描述

本文利用经典方法,将粒子运动方程化为二阶非线性常微分方程,并用Jacobian椭圆函数和椭圆积分,解析地得到了方程的解和粒子振动周期;讨论了沟道辐射的一些主要特征,计算了正电子的最大辐射能量和谱分布,并同实验进行了比较,发现二者基本一致。     

利用沟道辐射获得X激光

Motz首次提出自由电子激光器，而斯坦福小组又在实验上成功地获得了波长3.4 μm激光。但是,要用它来获得X激光就很困难,原因是波长很短,无反射镜。本文提出一种可以用来获得X激光的新型装置，办法是利用弯晶的沟道辐射,而X射线正好作为动力衍射波在晶体中传播。     

带电粒子面沟道辐射的混沌行为

考虑了带电粒子沟道辐射的衰减和晶格场的周期性,把粒子运动方程化为具有弱阻尼和弱激励的摆方程。讨论了带电粒子面沟道辐射的混沌(Chaos)行为,计算了系统的Melnikov函数,导出了系统的阈值和通向混沌的可能途径。     

带电粒子在超品格量子阱沟道中的准沟道辐射

引入正弦平方势,在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为标准的摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,并从方程的旋转周期解出发讨论了带电粒子的准沟道辐射.将准沟道辐射和沟道辐射进行了比较,发现二者的主要差别在于准沟道粒子的横向速度的平均值不为零,而它的辐射能量在k~c=0.5时,比沟道辐射大2.4倍.

Abstract：

In the frame of the classical mechanics the motion equation of particles is reduced to the pendulum equation by using the sine-squared potential. The solution of the equation and the period of the particle motion are expressed exactly by means of Jacobian elliptic function and the elliptic integral. The quasi-channeling radiation of the charged particles is discussed based on the rotational periodic solution. From the comparison between quasi-channeling radiation and channeling radiation, it is found that their main difference is that the average transverse velocity of the quasi-channeling particles is not zero,and its radiation energy is 2.4 times more than that of the channeling radiation if k~c =0.5.     

简谐近似与晶体摆动场辐射的一般特征

晶体摆动场辐射的能量很高,是获得短波长激光的重要途径之一。关键问题是如何提高摆动场辐射强度,如何将摆动场辐射与沟道辐射分离,将摆动场辐射中的相干辐射与自发辐射分离。首先,在经典力学框架内和线性近似下,讨论了摆动场辐射的瞬时辐射强度和平均辐射强度;引入无量纲偏转角讨论了这两种辐射的强度比、频率比和相干性。结果表明,在无量纲偏转角大于大于1时,只需在束流方向上放置一个张角为Δθ≈γ-1的接受器就可以将相干的摆动场辐射成功收集,而这时两种辐射的频率比和强度比都很大。     

周期弯晶中带电粒子运动的相平面特征及其稳定性

研究表明,为了获得可利用的参数X-射线辐射或晶体摆动场辐射,系统必须是稳定的。在经典力学框架内和小振幅近似下,分析了晶体弯曲、辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用的非线性等因素对系统稳定性的影响。结果表明,系统的稳定性与它的参数有关,适当调节系统参数,可以保证系统是稳定的。     

相对论电子沟道辐射产生FEL的可行性分析

采用连续介质模型,研究了电子在晶片中的单粒子运动轨迹和稳定性条件.导出了晶片中相对论电子的自发辐射谱分布,证实了晶片中相对论沟道电子产生相干辐射的可能性.     

相对论电子沟道辐射产生FEL的可行性分析

采用连续介质模型,研究了电子在晶片中的单粒子运动轨迹和稳定性条件.导出了晶片中相对论电子的自发辐射谱分布,证实了晶片中相对论沟道电子产生相干辐射的可能性.     

宽光谱在线弯晶谱仪研制

研制了高精度在线准直、超宽光谱范围和高能谱分辨的在线凸圆柱面弯晶谱仪。使用耦合针状CsI（Tl）闪烁体的大面阵CMOS相机对X射线光谱进行在线测量,用QTZ（1010）（2d=0.851 2 nm）X射线晶体的能谱测量范围是1.84~7.38 keV,能谱分辨880@2.375 keV,动态范围 1 000。在神光-Ⅲ主机高功率激光装置上,对钛激光等离子体发射的X射线谱进行实验测量,获得了优质的光谱图像;对钛离子X射线精细结构光谱进行了辨识,与理论计算和其他实验结果吻合。该谱仪用于神光-Ⅲ主机通用诊断搭载平台,具有抗瞬发超强电磁脉冲干扰能力,工作稳定。     

受迫摆方程与准沟道辐射的稳定性

从受迫摆方程出发导出了系统的频率响应,并从Mathieu方程的稳定区和不稳定区讨论了系统的稳定性。指出了粒子的准沟道运动可以用周期转动解来描述,并利用系统的周期倍分叉、跳跃现象和弛豫行为讨论了准沟道粒子运动的稳定性。结果表明,适当选择参数,系统的稳定性是可以保证的。     

小振幅小周期近似与晶体摆动场辐射的一般特征

在经典力学框架内,利用小振幅小周期近似对晶体摆动场辐射进行了讨论.结果表明,同大振幅大周期近似相比,小振幅小周期近似下的摆动场辐射具有易分离、能量高和成本低等优点;选择电子做炮弹适合中能和高能,电子源经济实用,且束流品质好;选择正电子做炮弹退道长度长,适合低能和中能.结果还表明,利用小振幅小周期近似可以获得能量为100 keV量级的晶体摆动场辐射,填补了同步辐射在这一能区的空白.     

高精度X射线柱面弯晶检测方法

A novel method of cylindrical curved crystal inspection is presented utilized the X-ray tube as the light source and the CMOS detector coated scintillator fibre faceplate as the on-line recorder. According to the design of the high accuracy coaxial turntable, the whole cylindrical curved crystal surface is converted into several line segments to be detected separately, and the arrangement of optical paths and the position shift of spectral lines are calculated analytically. The iron target X-ray tube (the wavelength of K_β feature spectral line is 0.193 6 nm) is selected as the experimental light source. The iron material X-ray tube is chosen as the X-ray source. The sample is quartz cylindrical curved crystal with the 120 mm radius of curvature. The feature spectral lines of Fe-K_α and Fe-K_β are observed clearly. The Fe-K_α spectral line is shifted 96 μm through analyzing image of 9 sample locations on the cylindrical curved crystal. The deviation of the radius is 40 μm and ΔR/R is 0.033%. It shows that the sample was curved in high accuracy. The tested cylindrical curved crystal has been applied on the experiments carried on the large laser facility and the high performance spectral data is acquired. It demonstrates that the method of curved crystal inspection is available and useful.     

应力类型与方向和沟道晶向对载流子迁移率的影响

利用Synopsys公司的Sentaurus TCAD软件,针对Si（100）面的〈100〉和〈110〉沟道,系统研究了张/压应力施加在MOS器件不同方向上对载流子迁移率的影响,同时给出了收益表格以供参考。