一、6T超导扭摆磁铁的特殊准直问题（论文文献综述）
李昌亮[1]（2021）在《基于电子储存环纵向相干辐射产生机制的研究》文中提出同步辐射光源（synchrotron radiation light source）和自由电子激光（free-electron laser,FEL）的出现,为物理、化学、生命科学、材料科学和能源科学等学科领域带来了前所未有的革命性研究工具,极大地促进了相关科学的发展,40余项诺贝尔奖都与光源技术和应用直接相关。基于电子储存环的同步辐射光源现今已经成为支撑多学科开展基础和应用研究的一种最主要的大科学平台。同步辐射光源具有光谱覆盖范围广、平均亮度高、脉冲能量稳定和同时支持多用户运行等诸多优点。诞生于20世纪60年代的储存环同步辐射光源,已经历了三代的发展演化,目前正在朝着亮度更高、横向相干性更好的第四代——衍射极限储存环光源发展,其平均亮度可以达到1021-22photons/s/mm2/mrad2/0.1%BW量级,但此时衍射极限环中电子束发射度已接近光子的衍射极限,利用减小电子束发射度实现亮度提升的技术路线基本走到了尽头。在“后衍射极限时代”如何进一步提升光源综合性能,是全世界光源科学家竞相追求的共同目标。基于直线加速器的FEL具有超高的峰值亮度以及超短的脉冲结构,其超高的峰值亮度与电子束纵向群聚效应产生的纵向相干性密切相关。若能将储存环与FEL的优点相结合,基于储存环产生脉冲长度在百飞秒至几十皮秒量级可调、横纵向全相干、较高峰值亮度的短波长辐射,则可以极大地增强储存环的性能,拓展其应用范围,满足大部分超高能量分辨率,超快实验和纳米空间分辨实验的需求。基于此背景下,设想利用FEL的运行机制,在储存环的电子束中引入微聚束产生纵向相干性,这样即使没有高增益过程,辐射亮度也可以比插入件产生的自发辐射高2～6个量级。FEL的运行机制主要包含两大类——自放大自发辐射（SASE）和外种子激光调制方案。SASE的自发辐射来源于电子束起始噪声,因而其纵向相干性较差。外种子激光调制方案有高增益高次谐波产生（HGHG）、回声谐波放大产生（EEHG）以及相位聚合谐波产生（PEHG）等类型,但这些方案所需要的能量调制幅度较大,会引入很大的电子束能散,破坏储存环中电子束的品质,严重影响储存环的正常运行。本文将采用先进的电子束调制方法——角色散驱动微聚束（ADM）机制来产生纵向相干辐射,该方案充分利用了储存环垂直发射度较低的优点,通过操纵电子束横、纵向相空间,将较小的电子束垂直发散角映射到电子束的纵向位置上,产生电子束纵向的群聚,进而产生纵向相干辐射,该方案的最大优势就是只需要很弱的能量调制幅度就可以产生很强的高次谐波辐射,并且此方案的磁聚焦结构（lattice）非常简单,可以非常方便的在储存环中实施。本文详细的介绍了ADM方案的物理机制,并创新性地将ADM机制与第四代衍射极限环相结合,产生了横纵向全相干的辐射光,其重复频率高达10 k Hz,平均亮度高达1024photons/s/mm2/mrad2/0.1%BW量级,比第四代衍射极限环光源高两个量级。同时,本文还研究了ADM机制的另一种方案——斜入射激光调制方案,该方案的特点是利用斜入射的种子激光在波荡器中与电子束相互作用,对电子束进行能量与角度的双重调制,以此产生种子激光的高次谐波辐射。为了提高斜入射激光调制方案的谐波转化效率需要很大的beta函数,考虑到此方案与储存环的兼容性问题,采用旁路（bypass）设计可以很好的解决该问题。本文给出了斜入射激光调制方案具体合理的lattice结构,并给出了bypass lattice设计的具体方案实例。最后,本文还给出了部分可逆转稳态微聚束（reversible SSMB）的研究,该研究为将来实现reversible SSMB奠定了前期基础。总之,本论文的研究展现了下一代光源发展的一种可能方案,是未来光源发展的一个备选方案。
高张峰[2]（2021）在《X射线自由电子激光偏振控制的理论和实验研究》文中研究说明自由电子激光（Free Electron Laser,FEL）由于其独特的作用原理可以产生具有超短脉冲、超高光子能量、超强辐射功率以及全相干等特性的辐射光,在物理、化学、生物、材料等诸多学科领域具有广泛的应用,更是一些前沿研究领域的重要工具。自由电子激光在过去的几十年间发展迅速,不仅完成了从低增益到高增益的转变,辐射波长也从可见光、红外波段向外延伸,向上提升至太赫兹、微波波段,向下则降低至软X射线、硬X射线波段。世界上最早的X射线自由电子激光运行模式是自放大自发辐射。因为SASE模式原理简单,稳定性强,世界上大部分高增益X射线自由电子激光装置均以SASE作为其基本运行模式。为了提升FEL的纵向相干性,自种子型和外种子型方案相继被提出。如今,高增益自由电子激光理论已经得到了巨大的发展,并被实验验证。常规平面型波荡器只能辐射线偏振光,但随着圆二色谱的广泛应用,偏振可控的X射线FEL装置愈发受到用户的青睐。一般而言,可以利用1/4波片完成线偏振光和圆偏振光之间的转化,但在各种材料吸收率都较高的软X射线波段,我们需要在波荡器辐射阶段完成偏振控制。本论文将依托在建的上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）和上海高重频X射线自由电子激光装置（SHINE）,对高增益FEL辐射的偏振控制进行研究。用波荡器在高增益型自由电子激光中直接获得圆偏振辐射光的方法主要有两类,其一是交叉平面波荡器（CPU）,其二是椭圆极化波荡器（EPU）。前者结构简单,造价低,但辐射偏振度不高;后者辐射偏振性能强但造价昂贵,且对共振关系有一定的限制,很难得到兼具短周期和高峰值磁场强度的EPU波荡器。在软X射线波段主要采用EPU波荡器辐射圆偏振光以获得更优异的偏振性能。本论文在模拟中通过优化上游平面波荡器的参数提高辐射圆偏度,并根据运行指标分析方案的稳定性,计算波荡器的峰值磁场确定加工难度。同时额外设计了束流偏转结构以实现左/右旋圆偏振光快速切换,并分析了对束流稳定性的要求。在硬X射线波段获取特定偏振方向的线偏振光可以由偏振片或是特制的平面波荡器实现。本论文比较了基于光学元件的方法和基于波荡器的方法之间的辐射效果差异,最终选择辐射更强、极化纯度更高且成本更低的光学方法。EPU波荡器很难用于硬X射线辐射,于是模拟验证了交叉平面波荡器（CPU）在自种子硬X射线装置辐射圆偏振光的可行性,并通过改变束流横向包络达到在不同共振波长兼容的目的。为了满足更短的波荡器周期和更强的峰值磁场,本论文基于射频波荡器（RF undulator）的原理设计EPU波荡器。先用Genesis模拟验证该波荡器参数可有效产生FEL辐射,再根据此参数初步确定射频波荡器的腔体尺寸。进一步优化腔体尺寸,经过CST仿真确认腔体结构的高效性以及可以激发出稳定的周期电磁场。最后完成耦合器设计,得到所需的微波模式。本论文将EPU波荡器与超快X射线FEL辐射结合,先利用fresh-slice方法在SXFEL上模拟得到全相干X射线自由电子激光飞秒脉冲;再分析飞秒脉冲激光对束流参数的敏感性,验证方案的可行性;最后让EPU波荡器共振于二次谐波并置于辐射段之后,可同时获得基波的飞秒线偏振光和二次谐波的飞秒圆偏振光,且二者都是全相干辐射。最后,本论文依托SXFEL研究了基于预群聚电子束团的太赫兹源,从数值计算和三维模拟两方面评估了单束团太赫兹辐射的强度,并分析了不同束流及波荡器参数对此的影响。在此基础上,为清华基于非线性等离子体尾场调制的太赫兹辐射方案优化了辐射能量,增进了对多束团太赫兹辐射的了解。此外还发现了EPU波荡器在太赫兹源中的优势,更短的增益长度与更强的饱和功率对增强太赫兹辐射能量非常有利。
刘劲东[3]（2021）在《强流正电子源磁号及其驱动固态脉冲电源系统的研究》文中认为强流正电子源系统是高能对撞机中的关键设备之一,根据环形正负电子对撞机提出的高亮度和高能量指标要求,注入器直线加速器部分的物理设计提出正电子需满足强流注入,其正电子单束团的电荷量达到3.2nC,比目前北京正负电子对撞机（BEPCⅡ）正电子源的流强高两个量级,这一指标将大大提高了正电子源系统的设计和制造难度。论文基于正电子靶后的相空间装置这一关键设备,对提供高峰值渐变磁场的磁号及其驱动固态脉冲电源系统进行了研究,并成功研制了系统的样机,进行了相关测试和验证。针对高峰值磁场要求,建立磁号的模型,通过OPERA-2D和CST3DEM对其轴向位置的磁场进行了模拟,结果显示当峰值电流提高至15kA以上时,其磁场强度可以满足物理提出的6T高峰值磁场要求。为了进一步验证其高峰值磁场的可行性,设计研制了基于固态放电开关组件的高电压大电流脉冲电源系统。脉冲电源系统基于储能型放电拓扑结构,选择使用固态开关组件替代重氢闸流管作为放电开关。通过对固态开关组件脉冲适应性和可靠性的测试,最终选择了晶闸管开关组件。通过电路分析、仿真计算,得到了合理的主回路参数设计,以实现峰值15kA、半高宽5μs的大电流脉冲输出波形。在关键设备的加工工艺上,尽可能选择了近似同轴的结构设计方案,以最大限度的降低回路中存在的分布参数。根据实际应用中的脉冲功率长距离传输问题,脉冲电流中通常产生一定的高频振荡现象。对这一现象的原因进行了详细的分析,得到分布电容是引起主脉冲中存在高频振荡的原因。为此,提出了优化阻尼参数来抑制分布电容影响的方案,根据理论分析及仿真,设计了合理的参数从而获得了较为理想的脉冲输出电流。在最终系统联调实验中,对该方案进行了测试,验证了所提出的阻尼电路优化设计的合理性。在控制系统方面,选择了广泛应用于加速器领域的EPICS架构,设计开发了以可编程逻辑器件和触摸屏为核心的连锁和保护系统,提供友好的操作方式和快速可靠的保护逻辑。针对高压老炼测试需求,开发了自动老炼控制程序,可通过灵活的参数配置,以实现不同功率等级要求的自动老炼控制。该自动老炼控制在50MW和80MW的高功率测试平台上得到了推广和应用,也为高能光源上大规模加速结构的微波高效率老炼奠定了良好的技术基础。最后,对研制的固态脉冲电源和磁号样机进行了联合调试,其最终测试符合项目研制的预期。目前课题已经通过专家组的验收,并通过科技部最终验收,其结论为研制成功的磁号在15kA电流驱动下脉冲中心峰值磁感应强度达到6.2T,固态脉冲电源稳定输出15.05kA,最高充电电压15.1kV,脉冲半宽5μs,上述指标均达到国际同类装置的先进水平和项目任务书的验收指标。
张熙明[4]（2020）在《自由电子激光SASE光束线在线诊断能谱仪的设计和研究》文中进行了进一步梳理同步辐射技术近年来得到了快速的发展,它覆盖了从红外到硬X射线的光谱范围,并且具有光谱连续、亮度高、准直性好等特点,在物理、化学、生物学、生命科学、材料科学等科学研究领域具有广泛的应用。作为第四代光源的自由电子激光,在亮度、相干性和可调光谱范围上更优于同步辐射光源。目前世界上已经建成了多台自由电子激光装置,德国的TESLA装置,美国的LCLS装置,意大利的FERMI装置,日本的SCSS装置,韩国Puhang以及中国的大连光源（DCLS）和上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）。上海软X射线自由电子激光装置是中国第一台X射线相干光源,其光谱可范围以覆盖2 nm～10 nm。该装置是基于1.5 Ge V的C波段高梯度电子直线加速器,包含1条种子型自由电子激光（FEL）束线,1条自放大自发辐射（SASE）光束线和5个实验站。其中SASE自由电子激光光束线,即活细胞成像光束线正在在建设中,能量范围约为103到1033 e V,包含前端区、吸收器、偏置平面镜PM1、平面镜PM2（含诊断光栅）、单色器、压弯镜、KB镜、椭球镜EM6等。束线采用两分支模式,优化满足生物成像、表面化学、超快物理等实验站对小光斑、高脉冲光子通量等需求,并结合实验站具体需求,实现了白光和单色光切换、光斑水平尺寸可调等功能。其中北支线由偏转平面镜、诊断光栅、KB镜组（椭圆柱面镜和平面镜）构成,主要用于生物细胞成像实验站。由于SASE光束线中X光的每个单脉冲特性没有HGHG（High Gain Harmonic Generation）模式稳定,因此对束线中X光单脉冲的检测要保证高可靠度和高精度,这样实验人员就可以使他们的数据更为准确,同样可以帮助束线科学家来维护和优化自由电子激光束线。所以有必要设计一种可以分辨每束自由电子激光脉冲的检测工具来满足用户和束线科学家的需求。目前国内外的在线诊断能谱仪主要针对低能段而设计,无法满足高能段对光束检测的分辨率要求。因此本工作设计了一个可以针对高能段优化的在线诊断能谱仪,该谱仪包含一个平面镜和一个变线间距光栅,可以用于在自由电子激光束线X光传播过程中检测单脉冲的能谱特性。本工作使用束线追迹的方法来模拟X光在束线中的传播以便研究它的转播特性,即通过SHADOW模型和SRW模型来研究X光在光束线传播过程来分析在线诊断能谱仪的分辨率和聚焦特性,以及面形误差对聚焦光斑的影响。谱仪的能量分辨率约为3×104（E/ΔE）（光子能量620 e V）,论文分析比较了在不同模型情况下,在线诊断能谱仪的+1阶聚焦光斑和分辨率。为了优化所选用的变线间距光栅,在100 e V到1000 e V能量范围分别详细计算和比较了2000 l/mm和3000 l/mm线密度光栅的+1阶聚焦光斑的分辨率和谱仪参数,如+1阶衍射角β,出射臂长r2以及聚焦面和衍射臂之间的夹角θ。通过模拟模拟,3000 l/mm线密度光栅在1033 e V的分辨率可达2.5×104（E/ΔE）,而2000 l/mm线密度光栅只有1.5×104（E/ΔE）,说明3000 l/mm光栅更适合高能段（光子能量大于800 e V）的能谱诊断。同时采用B4C镀层来降低自由电子激光高功率对镜面的辐射损伤,并且选择刻槽宽度和周期长度比为0.65以及刻槽深度为6 nm的设计使得在620 e V能量下B4C镀层的镜子衍射效率可达到18%。此外在实际光学元件在加工过程中会存在一定的面形误差,面形误差是衡量光学元件表面质量的重要指标。镜子的面形和高度误差相关联,会影响光束的相干性和波前,进而影响最终的光斑,选择合适面形误差的镜子对于整条光束线的设计非常关键。因此对KB镜支线各镜子加入实际面形误差后再进行束线追迹,分析得出面形误差对在线诊断谱仪的+1阶聚焦光斑影响很小,但是对最终聚焦光斑会产生较大的影响。根据模拟结果,当平面镜面形误差控制在0.1μrad到0.2μrad,同时椭圆柱面镜控制在0.4μrad以内,聚焦光斑尺寸在4μm以内。当采用现有镜子的实际面型误差（平面镜PM1、PM2、ECM7、椭圆柱面镜ECM8和ECM9的子午方向面形误差分别为0.1μrad、0.1μrad、0.2μrad、0.2μrad和0.2μrad（RMS））,聚焦光斑尺寸为3.3703μm,是理想情况光斑子午方向尺寸的约1.2倍。本工作为软X射线自由电子激光的在线诊断能谱仪提供了有意义的设计方法和详细的数据,可以为其他自由电子激光光束线的优化设计提供参考和依据。
胡理想[5]（2019）在《拉盖尔—高斯激光驱动超短电子脉冲的产生、加速及其应用研究》文中提出随着超快物理的发展,人们在飞秒时间尺度内实时观测了物质中原子和分子的运动。随着研究的深入,人们期待能在阿秒时间尺度内观测和控制原子内部状态。高品质的超短电子脉冲,促进了超快技术的不断发展。虽然传统加速器可以把电子加速到很高能量,但由于注入器技术及束团拉伸效应的限制,它很难产生脉宽低于百飞秒（10-1515 s）的超短电子脉冲。伴随激光技术的不断进步,特别是调Q技术、激光锁模技术和啁啾脉冲放大技术,激光脉宽从纳秒（10-99 s）缩短到飞秒量级,峰值功率也从兆瓦（106 W）提高到了拍瓦量级（10155 W）。目前,激光的峰值强度已经超过了10222 W/cm2。由于超短超强激光的脉宽通常在几十飞秒,它与物质的相互作用在超短电子脉冲的产生上具有天然优势。超短超强激光的产生也把激光与物质的相互作用推向相对论研究范畴,此时激光场中的相对论电子动力学占据了主导地位。由等离子体中相对论带电粒子运动所驱动的光学过程,即所谓的“相对论等离子体光学”,极大地促进了超快物理和紧凑辐射源的发展。这种超短高能电子脉冲在电子衍射、电子光谱学、四维电子成像和自由电子激光等领域具有巨大的应用潜力,并能促进脉宽低至阿秒量级的超短X/γ射线辐射源的产生。在上述应用领域,产生具有窄能谱、小发散角、大电荷量的飞秒甚至阿秒电子脉冲是至关重要的。为了获得高品质的超短电子脉冲,科学家们付出了大量的努力。但由于高斯激光的横向有质动力及电荷间的库仑排斥力,产生的电子脉冲很快发生横向发散,持续时间短（<50飞秒）、发散角较大（>20?）、密度较低（远远小于电子临界密度）,从而阻碍了超短电子脉冲在各领域的潜在应用。目前,高品质超短电子脉冲的产生仍然是一项极具挑战性的课题。为了解决这项困扰人们多年的难题,本文通过理论分析和数值模拟提出了采用拉盖尔-高斯激光与微型靶相互作用来产生高品质超短电子脉冲的新方案。本文的主要内容如下:第一,系统地研究了超强拉盖尔-高斯激光场中的非线性电子动力学。在线偏振拉盖尔-高斯激光场中,由于横向受力不平衡,电子发生剧烈振荡,并逐渐远离激光场中心区域。此时,激光纵向和横向电场分量相互竞争,持续把电子加速到近百MeV。在左旋圆极化拉盖尔-高斯激光场中,电子在横向上受力平衡,从而被约束在光轴附近。在纵向电场（Ex<0）的加速下,电子的失相率R减小到接近于零,导致电子在纵向上被锁相。此时,激光纵向电场在电子加速中占据主导地位,激光的角动量也传递给了电子。在右旋圆极化拉盖尔-高斯激光场中,由于不能保持受力平衡,电子将沿着y方向和z方向向外漂移。在此过程中,激光横向电场分量在电子加速中占据主导地位。该工作为研究超强拉盖尔-高斯激光与丝靶或雨滴靶相互作用提供了较坚实的理论基础。第二,详细地研究了超强拉盖尔-高斯激光脉冲与丝靶相互作用动力学,提出了产生高品质阿秒电子脉冲的新物理方案。当超强拉盖尔-高斯激光辐照到丝靶后,从丝靶左端周期性地拉出环形电子脉冲。在激光径向电场的作用下,环形电子脉冲被紧紧地束缚在靶表面附近,并沿着丝靶稳定地传输。同时,丝靶表面激发了超强电子回流,它感应出的角向磁场对靶内带电粒子有极强的箍缩作用。离开丝靶右端后,环形电子脉冲的发散角逐渐降低,并汇聚成稠密的阿秒电子脉冲。在纵向电场的作用下,电子被持续加速到超过100 MeV的能量。此时,激光的角动量也被有效地传递给电子脉冲。本方案产生的稠密超短电子脉冲的结构十分稳定,在传播300飞秒后依然能够保持结构完整。通过调节激光和靶参数,例如激光的手征性、强度、束腰半径以及丝靶的长度和半径,可以进一步优化电子脉冲的品质。该方案产生的高品质电子脉冲具有大电荷量、高角动量、低发散角、窄能谱且结构稳定的特征,有利于其在各领域的广泛应用。第三,研究了圆极化拉盖尔-高斯激光驱动雨滴靶产生稠密相对论电子镜的动力学过程。在激光径向电场的作用下,表面电子被拉出雨滴靶,在离开靶后逐渐聚焦并形成了稠密相对论电子镜。此时,相对论电子镜被囚禁在激光横向有质动力形成的势阱中,并被激光纵向场持续加速到超过100 MeV的能量。三维数值模拟表明,产生的相对论电子镜具有大电荷量、窄能谱和高角动量。该方案降低了对激光强度和瞄准精度的要求,提高了实验可行性,为相对论电子镜应用于产生超亮X/γ射线辐射源和形成光子涡旋等领域研究提供了有益参考。第四,创新性地提出了利用少周期圆极化拉盖尔-高斯激光脉冲产生孤立阿秒脉冲的方案。通过合理地改变载波相位和激光强度,能够有效控制电子脉冲在拉盖尔-高斯激光场中的锁相位置。当载波相位ψ0∈（π,3π/2）时,产生了结构稳定的孤立阿秒电子脉冲。靶后设置的高密度碳靶,对驱动激光脉冲进行反射,并通过非线性康普顿散射,产生了脉宽为300阿秒（10-1818 s）、最大光子能量为45 MeV的孤立阿秒γ射线脉冲。该方案产生的孤立阿秒脉冲将在阿秒物理的许多研究领域具有潜在应用,如阿秒光电子光谱学、亚原子分辨率四维成像和合成光场操控电子等。
陈立均[6]（2018）在《短周期高场强波荡器研究》文中认为自由电子激光作为第四代光源,自上世纪70年代以来,就以波长连续可调、高亮度、时间结构优异和优秀的相干性等特点,受到国内外科学界的广泛关注。它能够工作在常规激光无法达到的波长范围,其中包括了非常有吸引力的X射线范围。作为自由电子激光研究中的核心装置之一,波荡器的研究也受到了广泛关注。短周期高场强波荡器有利于使自由电子激光向更短的波长发展,也有利于自由电子激光装置的小型化。本文在这种背景下,主要围绕短周期高场强波荡器展开研究,根据实际需要,对高场强纯永磁波荡器和交错磁极波荡器进行了研究,还研究了一种可变椭圆极化波荡器。对交错磁极波荡器进行了研究。典型的交错磁极波荡器,由纵向上周期排列的磁极构成,当纵向磁场进入波荡器时,将产生周期性的横向磁场。本文提出了在磁极之间加入垂直磁化的磁块的方案。由于磁块本身将会产生周期性的横向磁场,它将会进一步加强波荡器的峰值场强,也可降低对螺线管磁场的要求。结果表明,加入磁块可以提高交错磁极波荡器的峰值场强,但峰值场强所能达到的极值提升不理想。本文对此现象的成因进行了分析,提出了调整磁块磁化方向的方案。结果表明,该方案可以减小螺线管和磁块所产生的横向磁场的峰位差,并且能够一定程度的缓解磁极过快饱和的问题,从而获得了更高的波荡器峰值场强。对于现有的磁块水平磁化的方案,分析了磁块处于反向磁场中的退磁情况,我们认为在考虑磁块退磁的情况下,波荡器的磁场可能会受到较大影响。本文还分析了波荡器的磁极和磁块的形状对磁场的影响,并提出了一系列提高交错磁极波荡器峰值场强的优化方案。本文还以交错磁极波荡器为例,说明了短周期高场强波荡器在自由电子激光小型化中的应用。对高场强纯永磁波荡器进行研究。常规的纯永磁波荡器由具有永磁特性的磁块周期排列而成。本文研究了一种新的纯永磁波荡器的磁极结构,它将磁极分割为对称的两部分,每个部分分别进行了倾斜磁化,使得磁极的磁力线更加汇聚于波荡器的中心轴线,提高波荡器的峰值场强。结果表明,该方案在所有间隙下都能够提升波荡器的峰值场强,在间隙较小时,波荡器场强被提升至与混合型波荡器相当的强度,在大间隙下,该波荡器的峰值场强强于混合型波荡器。本文分析了使用此方案所遇到的波荡器好场区变窄的问题,并提出了改善好场区的方案。通过改变波荡器磁极面形状或者磁块分割为三部分等方法,来达到保证好场区宽度的目的。结果表明,改变磁极面形状不仅能保证一定的好场区宽度,也能适当提高峰值场强。对波荡器的谐波特性进行了研究。对可变椭圆极化波荡器进行了研究。通常的可变极化波荡器如交叉型波荡器、Apple Ⅱ型波荡器和Delta波荡器等,都需要两组即四个波荡器永磁阵列,结构相对复杂,也增大了调节的难度。本文研究了一种新型的可变椭圆极化波荡器,波荡器的磁化方向在横向上倾斜磁化,每个波荡器周期仅有上下各两块磁块组成。通过调节上下两个磁块阵列的位移,即能够调节波荡器磁场的极化特性,产生水平和垂直方向的线极化、椭圆极化和圆极化等多种极化状态。通过程序模拟对波荡器参数的影响进行了分析。结果表明,通过调节波荡器上下部分的位移,该型波荡器能够获得各种极化状态。由于波荡器的磁块采用倾斜磁化,中心轴线上的峰值场强较低。模拟计算的结果还表明,波荡器磁场在垂直方向具有一定的好场区宽度,但在水平方向其好场区宽度较窄,有待进一步优化设计。对特殊的磁极和磁块结构的波荡器进行了研究。通过对波荡器的磁极和磁块结构以及磁化方向等进行调整,可以起到一定的提高波荡器场强的效果。本文研究了磁极横向分割的纯永磁波荡器、纵向倾斜磁化纯永磁波荡器以及纵向三角的纯永磁和混合型波荡器。结果表明,横向分割纯永磁波荡器在波荡器间隙周期比较小时,能够起到提升波荡器场强的作用。其横向好场区宽度变窄的问题也可以通过进一步的结构优化得到改善。纵向倾斜纯永磁波荡器的波荡器场强相对标准纯永磁波荡器,提升较小。纵向三角的纯永磁和混合型波荡器都不能提升波荡器的峰值场强,两者的场强相对标准纯永磁波荡器都较弱。
刘以勇[7]（2018）在《超导波荡器冷却和冷质量支撑系统的研究》文中进行了进一步梳理波荡器是第三代同步辐射装置和自由电子激光装置中用于产生同步辐射光的核心部件。超导波荡器（Superconducting Undulator,简称SCU）磁体采用超导材料（如低温超导材料Nb Ti或Nb3Sn,或者高温超导材料YBCO）绕制,在相同的磁间隙和磁周期下,同常规真空内波荡器和低温永磁波荡器相比,可产生更高的磁场,从而光源或自由电子激光装置在有限的安装空间内可获得更高的亮度和光子能量,为用户提供更高质量的束流,提升其综合科研能力。超导波荡器技术是当前国际波荡器领域研究的热点和下一代插入件的主要发展方向之一。目前,超导波荡器仍处于关键技术的研究探索和样机的试制及测试阶段。因此,研究并掌握SCU的关键核心技术,自主研发SCU,不仅对于我国在光源及自由电子激光等领域中关键技术的国内科技自主创新与国际领先具有重要的科技意义,并且对于推动我国自主建设此类大科学研究装置具有重要的工程实用价值。本论文以中科院上海应用物理研究所自主研制的SCU模型机为研究对象,围绕低温超导波荡器的低温冷却技术和冷质量支撑及准直技术开展了一系列研究工作。论文对SCU及其冷却技术和冷质量支撑及准直技术的国内外研究工作进行了较全面的调研;建立了SCU模型机恒温器低温测试平台;针对:1)超导磁体、束流真空管、电流引线等冷质量的冷却技术,2)磁体、束流管以及冷屏等冷质量的支撑系统的设计和热力分析,3)自对心式磁体支撑的原理分析及自对心性验证、冷质量偏心对磁体自对心性能的影响、自对心式磁体支撑的振动稳定性能等进行了细致且深入的理论分析和实验测试研究,研究结果为SCU模型机的成功研制和SCU实用化进程的推进提供了理论依据,且具有重大的工程实用意义。本文具体研究内容如下:1)低温超导波荡器冷却技术的理论分析。首先对SCU模型机的冷却要求进行了分析,确定了SCU模型机的总体冷却方案:以小型低温制冷机为冷源,磁体和束流管分别独立冷却,以减小束流动载对磁体工作稳定性的影响;处于低温真空环境的4.2 K超导磁体主要采用蒸发再冷凝的热虹吸回路液氦管流冷却,辅助以制冷机冷头与磁体之间的导冷带热传导冷却;1020 K超高真空束流管采用热传导方式冷却;磁体采用传导冷却的常规铜引线和高温超导引线构成的二元电流引线;磁体自对心式磁体冷质量支撑方案,不需要低温下的准直等。而后,采用有限元数值仿真方法,以传热热阻最小化为目标,对冷质量的关键冷却结构进行了优化设计。之后,分析了SCU热负载的主要来源和机理,建立了导热漏热和辐射漏热的理论分析模型,分析了影响SCU静态热负载的若干因素,提出了减少静态热负载的方向,给出了SCU模型机的热负载计算结果。2)低温超导波荡器冷却技术的实验测试。根据超导波荡器的冷却设计,建立了SCU模型机恒温器低温测试平台,在此平台上,可进行SCU研制的各项关键技术的低温测试。论文对超导磁体叠片式和一体式骨架结构的冷却通道的传热方式进行了分析和比较,对其钎焊工艺和低温冷却性能进行了实验研究。实验验证了SINAP SCU模型机的冷却方案、热负载计算方法以及冷却结构的设计方法,从恒温器内冷质量的降温冷却、积液、正常运行至复温,以及二元电流引线的承载性能和冷却性能,验证了SINAP SCU模型机冷却方案的可行性和冷却结构设计的合理性。小型低温制冷机其不仅作为SCU正常运行的冷源,又作为降温冷却的冷源以及氦液化器,SCU系统的低温测试及运行无需外界液氦的输入,不受液氦源的限制,只需高纯氦气即可。此为SINAP的SCU冷却技术之特色。3)SCU冷质量支撑系统的设计及热力分析。首先对超导磁体、束流管和热屏蔽层的支撑方案进行了分析和确定:超导磁体低温条件下的位置精度要求高,采用自对心式冷质量支撑结构以避免低温下的准直问题。束流管处于上下两个超导磁体的中心,垂直方向上和磁体的间距仅0.5 mm,采用点状支撑,其一端支撑在磁体上,以使降温后束流管中心与磁体中心仍然保持一致性,并减小对磁体的导热漏热。冷屏支撑采用设计和安装相对简易的各向拉杆支撑结构。其次,研制了一套磁体自对心式支撑常温端真空外三维可调节机构,用于调节支撑加工误差等造成的准直误差,一定程度地降低加工精度及成本。之后,对各类支撑的材料主要从抗拉强度、弹性模量和导热率三个方面进行了分析和比较,选择了碳纤维、不锈钢304和G-10分别作为超导磁体、热屏蔽层和束流管的支撑材料。最后,采用有限元数值模拟方法,进行了冷质量支撑的温度分布、应力及变形分析,以优化结构设计。4)自对心式冷质量支撑的研究。采用数学模型,对自对心式支撑的自对心原理进行了理论分析,并进行了自对心性能的实验验证;研究了冷质量偏心对磁体自对心性能的影响并进行了实验测试。实验测试时,首先采用激光跟踪仪测量坐标点的办法,验证了超导磁体和支撑的常温端点均在理想位置;然后在低温下,采用线测量方法和拍照监测同一点像素坐标变化量的办法确定了超导磁体的位置,验证了常温和低温下磁体中心保持不变的性质。同时,对冷质量偏心（如失超保护组件偏置导致冷质量偏心）的情况进行了模拟实验,实验表明其不会对自对心性构成实质影响。最后,采用东华测试DH5927N采集器和DH610传感器,对自对心式磁体支撑组件的稳定性进行了振动实验测试研究,比较了4台制冷机同时工作情况下超导磁体的功率谱密度和均方根位移。对SCU模型机,重点关注束流截面上两个方向上的均方根位移,实验表明采用减振波纹管和减振软带进行隔振的制冷机在工作状态下不会对SCU超导磁体的正常工作产生影响。
王巍[8]（2016）在《合肥光源升级改造测量准直及测量精度的研究》文中指出自2010年起,为了向实验用户提供亮度更高、束流稳定性更好的同步辐射光,在中国科学院和中国科大的共同支持下,国家同步辐射实验室（NSRL）在现有建筑基础上,对合肥光源（HLS）储存环进行重大升级改造（HLS Ⅱ）。测量准直工作贯穿着整个升级改造工程的建设周期,关键元件的高精度安装定位是保证整个升级改造工程顺利实施的前提。本论文课题承担了此次升级改造工程测量准直的所有工作,从工程控制网的设计布设到主要元件的预准直测量,再到每一个元件的安装调节准直。为了提高工作效率,在所有元件调节完毕后,对储存环磁铁中心轨道平滑方法进行了研究。为了提高测量精度,搭建实验平台对激光跟踪仪的测量精度进行了研究。本论文工作主要包括以下几个方面：根据合肥光源的实际结构特点,结合原有控制网点的布设情况,对测量准直工程控制网进行了重新设计,并对一级平面控制网进行优化分析。通过实际测量和数据处理,分别对一级平面控制网、高程控制网、二级三维控制网进行平差计算和精度评定。结合合肥光源升级改造工程的实际工作,对三维控制网平差方法进行了深入分析,阐述了三维平差、基于赫尔默特方差分量估计的三维平差、联合空间三维平差（USMN）的算法流程：并以合肥光源测量准直控制网实测数据分别进行不同方法的平差处理,通过对平差结果的分析比较,进一步揭示了三种平差方法的异同。对主要元件如加速管、磁铁、波荡器等进行了预准直工作,并对预准直过程进行误差分析。对基于全局坐标系的元件安装方法和基于元件坐标系的元件安装方法进行了分析比较,在实际安装过程中,结合合肥光源的建筑结构特点,合理使用这两种不同的安装准直方法,保证了安装准直精度,提高了工作效率。在粒子加速器的安装调节过程中,相对于绝对定位精度而言,相邻元件的相对定位精度更为重要。为了进一步提高安装准直工作的效率,通过分析借鉴世界上几种主流磁铁中心轨道平滑方法的优点和劣势,提出一种新的轨道平滑方法,这种方法基于最小二乘法拟合和迭代分析,不需要复杂的预定义函数和公式推导,具有跟低通滤波法和样条曲线拟合等平滑方法相似的工作效率。整个分析过程可以用MATLAB程序进行计算,极大提高了准直调节效率。在升级改造工程试运行一年半、正式运行半年后,对合肥光源的准直工程控制网和主要元件进行复测,并结合安装准直结束后的测量结果对合肥光源整体进行变形分析。在准直测量工作前、工作过程中以及现场实际测量环节,需要经常性的对测量仪器的精度进行检测、校准。结合国家同步辐射实验室的现有软硬件条件,搭建仪器标定实验平台,对激光跟踪仪的测距和测角精度进行检定。研究了激光跟踪仪现场测量不确定度检测方法。通过高精度温湿度传感器,研究了环境因素对激光跟踪仪测量结果的影响。综合上述工作内容,本文的主要贡献和创新点包括：（1）具体阐述了联合空间三维平差方法的细节流程,从多仪器测站测点数据融合到从优化结果中提取不确定度,再到解算空间测量不确定度,并基于合肥光源控制网实测数据进行不同方法平差计算,比较了不同平差方法的差异；（2）结合合肥光源的结构特点,提出一种新的磁铁轨道平滑方法,这种平滑方法可以根据粒子加速器的实际结构形状,推广到别的粒子加速器轨道平滑分析中：（3）搭建实验平台对激光跟踪仪进行精度检定,对现场不确定度检定方法进行研究,研究了环境因素对跟踪仪测量结果的影响,基本实现在实验室内部对激光跟踪仪等高精度测量仪器进行精度标定分析。
黄瑞萱[9]（2016）在《高亮度光阴极注入器的特性研究和束流品质提高》文中指出短波长自由电子激光、逆康普顿散射X光源等大型科研装置以及各种基于超短电子束的探测技术都需要高亮度电子束作为驱动,而电子注入器是产生高亮度电子束的关键装置。光阴极注入器能够产生具有低发射度、短束团长度等特征的高亮度电子束,已然成为加速器领域的热门研究课题。但是更低发射度、更短束团、更高亮度的设计目标以及装置运行中的技术限制对光阴极注入器的设计者提出了更多挑战,因此有必要对光阴极注入器的特性以及如何进一步提高束流品质进行深入的研究和探讨。本论文围绕光阴极注入器这一前沿课题对电子枪热发射度的测量方法、暗电流的特性研究和消除方法、微波腔的偏轴束流动力学研究和发射度补偿策略、注入器中的束团速度压缩优化技术、金属阴极的量子效率提高等方面进行了研究。论文首先简要阐述高亮度电子源的研究现状、光阴极注入器的特点以及束流品质相关概念。在介绍光电发射过程、发射度常规测量方法之后,提出了基于漂移段测量热发射度的新方法,并对其涉及的物理过程进行详细的研究。模拟结果证明该方法能够直观地得到热发射度估算值,为束流发射度测量和光阴极热发射度特性的研究提供了方便。电子枪由于腔壁和阴极表面的场致发射会产生不需要的暗电流,尤其是连续波运行时,暗电流会严重损害设备运行。为解决注入器中暗电流的技术限制,我们对电子枪产生的暗电流进行了空间分布、流强、能谱等特征的综合研究。先对VHF枪的场发射来源作了模拟和实验的研究,建立了暗电流发射模型并跟踪其输运过程。然后对暗电流进行了定量研究,分析了消除暗电流的各种措施。其中提出的基于被动准直器的暗电流消除法能够在不影响主束流的前提下巧妙且有效地消除90%的暗电流,有望运用于连续波X射线自由电子激光等对暗电流发射有苛刻要求的加速器装置中。光阴极材料的使用寿命常常较短,同时存在量子效率随时间衰减、分布不均等问题。采用偏轴激光激发的方法可延长光阴极的使用寿命、改善量子效率分布不均等现象。但是微波腔的偏轴发射会引起束流横向-纵向相关性、发射度增长等问题,我们对这些技术难题作了具体剖析。同时建立了RF腔的偏轴束流动力学理论,通过双腔模型证明横向发射度补偿的可能性。采用投影发射度分解法,深层次分析偏轴束流的发射度增长原因,采用多目标遗传算法对偏轴束流的发射度进行优化,并得到详细的发射度补偿方案。为解决优化过程中的空间电荷力计算难题,我们建立了ASTRA和IMPACT-T两种软件联合模拟的方法,成功对偏轴束流进行科学、精确的优化计算。模拟结果证明在适当优化后,偏轴束流的发射度增长可控制在小范围内,在一定条件下的尾场效应也可忽略。偏轴运行方法将为光阴极注入器的高效稳定运行做出贡献。速度压缩是提高束流峰值流强、缩短束团长度的方法之一,主要用于较低能量的注入器阶段。但是目前的技术只能实现3倍左右的低压缩倍数,高压缩倍数无法实现是受到了非线性压缩和发射度无法补偿等现象的限制。对此我们提出了两个层面的改进措施。第一,通过降低加速管的梯度,实现线性压缩过程。同时证明了降低加速梯度还能降低对系统精度的要求,有利于实验操作和成本的降低。第二,首次提出在降低加速梯度的基础上做减速相位注入的方法,从而获得超高倍数压缩且横向发射度完全补偿的高亮度电子束。设计了新颖的速度压缩方案,采用了多目标遗传算法进行方案优化,模拟结果该方法可以实现19倍的束团压缩倍数并完全补偿束流横向发射度。该结果对短波长自由电子激光等研究有重要价值。偏振激光斜入射时光阴极的量子效率较高,但激光斜入射会引起光斑椭圆化、波前不同步等问题。我们提出了采用径向偏振激光正入射到圆锥型光阴极的设计构想,这种方法可以保持较高的量子效率,同时不会引起光斑椭圆化等问题。我们对它的可行性、束流模拟以及存在的问题进行了初步的研究。最后,我们针对光阴极注入器特性探究时涉及的需要进一步解决的问题进行了简要分析,对将来的改进工作提出了相关建议。
张庆磊[10]（2015）在《上海光源插入件效应研究》文中研究表明大量使用波荡器和扭摆器,即插入件,是第三代同步辐射光源的重要特点之一。插入件不但可以为用户提供高亮度的同步辐射,还可以通过插入件参数的不同设置,实现同步辐射能谱和极化模式的调节,这些都是传统的弯铁发光模式所不能比拟的。然而,插入件的引入可能会对束流造成一些不良影响,包括闭轨扰动、线性光学畸变、动力学孔径缩小、发射度增长,等等。尤其是大量插入件同时运行时,不同插入件的作用叠加在一起,将对束流品质造成严重损害。上海光源是世界上性能先进的第三代中能光源之一,自2009年对用户开放以来,已先后有10台插入件投入正式运行。插入件的类型包括了常温永磁扭摆器、真空内波荡器（IVU）、椭圆极化波荡器（EPU）,以及低温永磁波荡器（CPMU）。插入件的布局包括常规的放置于直线节中部的布局和双斜插入件布局（Dual Canted Insertion Device）,以及并排双插入件布局（DEPU）。在接下来的后续束线工程中,更多的插入件将被安装到储存环中,包括超高磁场的超导扭摆器（Superconducting Wiggler）、结构复杂的椭圆极化波荡器（APPLE-Knot）,等等。这对上海光源的性能和稳定运行提出了严峻挑战。插入件效应的研究是一个非常紧迫、且具有现实意义的课题,包括对束流动力学不良影响的分析,相应补偿手段的设计,以及对束流品质改善作用的研究。本文对此开展了一些工作。首先,对插入件的束流动力学效应进行了理论探讨,并归纳和发展了一些用于评估插入件效应的公式;对已安装的插入件进行了实验观测,并结合理论计算结果进行了分析;探讨了抑制不良影响的补偿方法,并在实验中进行了验证。然后,基于数值模拟技术,发展了一种插入件的早期评估方法,并进行了检验;利用该方法分析了超导扭摆器的影响,设计了补偿方案并对其效果进行了模拟评估;分析了用鲁宾逊扭摆器（Robinson Wiggler）降低上海光源束流发射度的方案,并进行了模拟验证。最后,介绍了一种基于三维磁场数据的后期评估方法,并用于即将安装的APPLE-Knot结构插入件的研究;分析了其不同运行模式下的动力学表现,根据其特点进行了多极场补偿方案设计,并进行了模拟验证。基于上海光源实际情况,本文采用理论分析、模拟评估和实验的方法,根据不同阶段的不同条件,开展了插入件效应的研究工作,为保持上海光源的稳定运行做出了一些有益的工作。
二、6T超导扭摆磁铁的特殊准直问题（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、6T超导扭摆磁铁的特殊准直问题（论文提纲范文）
（1）基于电子储存环纵向相干辐射产生机制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 同步辐射与储存环光源 |
| 1.2 衍射极限储存环 |
| 1.3 自由电子激光 |
| 1.4 课题研究的背景及意义 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第2章 加速器物理基本理论 |
| 2.1 粒子坐标系统 |
| 2.2 粒子运动基本规律 |
| 2.2.1 横向运动基本方程 |
| 2.2.2 工作点 |
| 2.2.3 色散与动量压缩因子 |
| 2.2.4 发射度与能散 |
| 2.2.5 色品与校正色品 |
| 2.3 线性光学基本元件 |
| 2.3.1 漂移节 |
| 2.3.2 四极铁 |
| 2.3.3 弯铁 |
| 2.3.4 高频腔 |
| 2.4 同步辐射与量子激发 |
| 2.4.1 同步辐射功率 |
| 2.4.2 辐射阻尼 |
| 2.4.3 量子激发 |
| 2.4.4 同步辐射积分 |
| 2.5 相干辐射 |
| 2.6 几种典型的lattice结构 |
| 2.6.1 FODO |
| 2.6.2 TME |
| 2.6.3 DBA |
| 2.6.4 TBA |
| 2.6.5 MBA |
| 第3章 基于ADM机制在衍射极限环中产生纵向相干辐射 |
| 3.1 ADM机制 |
| 3.2 衍射极限环lattice设计 |
| 3.2.1 线性lattice设计 |
| 3.2.2 非线性优化 |
| 3.3 相空间畸变与重复频率 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 斜入射激光调制方案的lattice设计 |
| 4.1 斜入射激光调制方案基本原理 |
| 4.1.1 斜入射激光与电子束在波荡器中相互作用 |
| 4.1.2 方案布局与理论分析 |
| 4.2 参数扫描优化 |
| 4.3 传输线lattice设计 |
| 4.4 三维模拟仿真 |
| 4.5 储存环bypass设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（2）X射线自由电子激光偏振控制的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自由电子激光的历史和现状 |
| 1.1.1 自由电子激光的发展历史 |
| 1.1.2 自由电子激光的国内外现状 |
| 1.2 自由电子激光的特点和应用 |
| 1.3 自由电子激光的发展方向 |
| 1.4 论文的研究思路和基本结构 |
| 第二章 高增益自由电子激光的偏振控制理论基础 |
| 2.1 高增益自由电子激光 |
| 2.1.1 FEL纵向动力学方程 |
| 2.1.2 高增益自由电子激光理论 |
| 2.1.3 主要高增益自由电子激光的运行机制 |
| 2.2 光的偏振性 |
| 2.3 X射线FEL的偏振控制方法 |
| 2.3.1 基于光学原件的方法 |
| 2.3.2 基于特殊波荡器的方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 SXFEL与 SHINE辐射的偏振控制研究 |
| 3.1 SXFEL-UF的偏振控制 |
| 3.1.1 常规波荡器线圆偏振光辐射 |
| 3.1.2 左/右旋圆偏振光快速切换 |
| 3.1.3 真空波荡器线EPU参数设计 |
| 3.2 SHINE的偏振控制 |
| 3.2.1 FEL-I束线45°线偏振光辐射 |
| 3.2.2 FEL-II束线高功率圆偏振光辐射 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 其他偏振控制方法及全相干飞秒圆偏振X射线 |
| 4.1 射频波荡器(RF undulator)设计 |
| 4.1.1 基本原理 |
| 4.1.2 Genesis模拟结果 |
| 4.1.3 基于CST模拟优化腔体结构,并设计耦合器方案 |
| 4.2 Self-seeding硬 X射线的偏振控制 |
| 4.2.1 0.1nm圆偏振光辐射方案 |
| 4.2.2 不同共振波长的兼容性 |
| 4.3 基于fresh-slice的全相干X射线自由电子激光飞秒脉冲产生原理 |
| 4.3.1 飞秒脉冲产生的基本原理与模拟结果 |
| 4.3.2 飞秒脉冲对束流参数的敏感性分析 |
| 4.3.3 二次谐波圆偏光辐射 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于预群聚电子束团的太赫兹源研究 |
| 5.1 太赫兹辐射产生的原理及应用 |
| 5.2 基于预群聚电子束团的太赫兹辐射计算 |
| 5.3 SXFEL-UF的太赫兹辐射参数设计 |
| 5.4 基于非线性等离子体尾场调制的太赫兹辐射能量优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的论文与研究成果 |
（3）强流正电子源磁号及其驱动固态脉冲电源系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 CEPC简介 |
| 1.3 强流正电子源系统国内外进展 |
| 1.3.1 电子打靶方案(Electron-driven)的常规性正电子源 |
| 1.3.2 基于波荡器(Undulator-based)的极化正电子源 |
| 1.3.3 基于康普顿背散射(Laser-Compton)的极化正电子源方案 |
| 1.4 磁号及其脉冲电源的研究现状 |
| 1.4.1 SLAC正电子源的磁号方案 |
| 1.4.2 BEPCⅡ正电子源俘获方案 |
| 1.4.3 SupperKEKB正电子源俘获及其脉冲电源方案 |
| 1.4.4 ILC正电子俘获方案 |
| 1.4.5 FCC-ee的正电子俘获的方案 |
| 1.5 同类型脉冲电源系统的发展及应用 |
| 1.5.1 电容储能型脉冲电源 |
| 1.5.2 基于磁压缩的脉冲电源 |
| 1.5.3 其他大电流脉冲电源方案 |
| 1.6 论文的具体工作 |
| 1.6.1 研究的创新点 |
| 1.6.2 本文的主要研究内容 |
| 第二章 正电子源的相关物理要求 |
| 2.1. 概述 |
| 2.2. 正电子源的方案 |
| 2.3. 强流正电子源的影响因素 |
| 2.3.1. 靶的选择对正电子产额的影响 |
| 2.3.2. 绝热匹配装置(磁号) |
| 2.3.3. 俘获单元和预加速段对正电子源产额的影响 |
| 2.4. 本章小结 |
| 第三章 磁号的设计与研制 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 磁号的相关理论描述 |
| 3.2.1 靶后磁场约束的最佳参数的选择 |
| 3.2.2 脉冲磁场的计算 |
| 3.3 磁号的设计 |
| 3.3.1 磁号的设计要点 |
| 3.3.2 磁号的模拟计算 |
| 3.4 受热分析和模拟 |
| 3.5 机械结构 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 固态脉冲电源系统的设计与研制 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 固态型脉冲电源的系统的设计与研制 |
| 4.2.1 系统设计指标 |
| 4.2.2 主回路拓扑结构 |
| 4.2.3 放电主回路参数设计与仿真验证 |
| 4.2.4 吸收回路参数设计 |
| 4.2.5 充电电路的参数设计 |
| 4.3 固态脉冲开关的选择 |
| 4.3.1. 大功率半导体器件对比 |
| 4.3.2. IGCT与Thyristor测试对比 |
| 4.4 分布参数对脉冲电流的影响分析 |
| 4.4.1 分布参数的影响分析 |
| 4.4.2 高频纹波的抑制 |
| 4.5 结构设计及电磁屏蔽考虑 |
| 4.5.1 主要元件的选型 |
| 4.5.2 总体结构的设计 |
| 4.5.3 电磁兼容考虑 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 固态脉冲电源控制系统设计 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 控制系统的结构 |
| 5.3 控制系统设计 |
| 5.3.1 基于PLC的连锁与控制单元 |
| 5.3.2 本地控制界面 |
| 5.3.3 EPICS IOC及远程OPI |
| 5.3.4 自动老炼控制 |
| 5.3.5 数据库 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 磁号及固态脉冲电源样机的系统测试 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 样机的研制及测试装置 |
| 6.2.1 磁号样机的加工 |
| 6.2.2 固态脉冲电源的加工 |
| 6.2.3 磁号负载的测试平台 |
| 6.3 脉冲高压测试 |
| 6.3.1 峰值脉冲测试 |
| 6.3.2 重复频率测试 |
| 6.4 磁场的测量 |
| 6.4.1 离线测试(小信号标定) |
| 6.4.2 在线测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 未来的工作展望 |
| 参考文献 |
| 图表目录 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）自由电子激光SASE光束线在线诊断能谱仪的设计和研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.3 国内外研究概况 |
| 1.3.1 国外研究概况 |
| 1.3.2 国内研究概况 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 同步辐射与自由电子激光 |
| 2.1 同步辐射 |
| 2.1.1 同步辐射的原理 |
| 2.1.2 同步辐射的特性 |
| 2.1.3 同步辐射的应用 |
| 2.2 自由电子激光 |
| 2.2.1 自由电子激光的原理 |
| 2.2.2 自由电子激光的特性和应用 |
| 2.2.3 XFEL 脉冲诊断 |
| 第三章 软X射线自由电子激光SASE光束线 |
| 3.1 SASE光束线的主要参数 |
| 3.2 SASE光束线的装置结构 |
| 3.3 在线诊断能谱仪的原理和结构 |
| 3.3.1 在线诊断能谱仪的主要结构 |
| 3.3.2 变线间距光栅的基本原理 |
| 3.3.3 能谱诊断光栅设计 |
| 3.4 在线诊断能谱仪的辐射损伤和衍射效率 |
| 3.5 在线诊断能谱仪的束线追迹模型 |
| 第四章 面形误差对聚焦光斑影响的分析 |
| 4.1 面形误差对聚焦光斑影响的原理 |
| 4.2 KB镜聚焦分支的追迹 |
| 4.2.1 KB镜聚焦分支的SHADOW追迹结果 |
| 4.2.2 KB镜聚焦分支的SRW追迹结果 |
| 第五章 在线诊断能谱仪性能和优化 |
| 5.1 在线诊断能谱仪的追迹 |
| 5.1.1 能谱仪包含2000l/mm线密度光栅的追迹 |
| 5.1.2 能谱仪各光学元件加入实际面形误差的追迹 |
| 5.1.3 能谱仪包含 3000 l/mm 线密度光栅的追迹 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读硕士学位期间参与的研究项目 |
| 致谢 |
（5）拉盖尔—高斯激光驱动超短电子脉冲的产生、加速及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 传统电子加速器 |
| 1.1.1 传统电子加速器概述 |
| 1.1.2 传统电子加速器的局限 |
| 1.2 激光等离子体电子加速器 |
| 1.2.1 超短超强激光技术的发展 |
| 1.2.2 激光等离子体电子加速器的兴起 |
| 1.3 超短电子脉冲的典型应用 |
| 1.3.1 次级粒子的产生 |
| 1.3.2 相对论电子镜产生 |
| 1.3.3 自由电子激光 |
| 1.4 本文研究方法和内容框架 |
| 1.4.1 理论建模 |
| 1.4.2 粒子模拟 |
| 1.4.3 数据可视化 |
| 1.4.4 主要研究框架 |
| 第二章 激光场中单电子运动理论 |
| 2.1 单粒子在激光场中运动方程的理论求解 |
| 2.1.1 平面电磁波中运动方程的求解 |
| 2.1.2 线极化平面波中的运动 |
| 2.1.3 圆极化平面波中的运动 |
| 2.1.4 粒子静止坐标系中的运动 |
| 2.1.5 紧聚焦激光场中的运动 |
| 2.2 单粒子程序的开发 |
| 2.2.1 物理量的无量纲化 |
| 2.2.2 电磁场的求解 |
| 2.2.3 单粒子的推动 |
| 2.2.4 程序的初始化 |
| 2.3 经典算例 |
| 2.3.1 线极化平面波中的电子动力学 |
| 2.3.2 圆极化平面波中的电子动力学 |
| 2.3.3 时间形状为sin2的平面波中的电子动力学 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 超强拉盖尔-高斯激光场中的电子动力学 |
| 3.1 相对论拉盖尔-高斯激光的产生 |
| 3.1.1 螺旋相位板法 |
| 3.1.2 等离子体全息法 |
| 3.1.3 受激拉曼背向散射技术 |
| 3.2 拉盖尔-高斯激光的特征及应用 |
| 3.2.1 轨道角动量 |
| 3.2.2 纵向电场分量 |
| 3.2.3 横向有质动力 |
| 3.3 拉盖尔-高斯激光场中的电子动力学 |
| 3.3.1 线偏振拉盖尔-高斯激光场中的电子动力学 |
| 3.3.2 左旋圆极化拉盖尔-高斯激光场中的电子动力学 |
| 3.3.3 右旋圆极化拉盖尔-高斯激光场中的电子动力学 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 拉盖尔-高斯激光驱动产生高品质阿秒电子脉冲列 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型和模拟结果 |
| 4.2.1 阿秒电子脉冲的产生 |
| 4.2.2 阿秒电子脉冲的传输 |
| 4.2.3 阿秒电子脉冲的约束 |
| 4.2.4 阿秒电子脉冲的加速和锁相 |
| 4.2.5 激光角动量的传递 |
| 4.3 激光和靶参数的影响 |
| 4.3.1 圆极化激光的手征性 |
| 4.3.2 激光强度 |
| 4.3.3 激光束腰半径 |
| 4.3.4 丝靶的长度和半径 |
| 4.3.5 激光的时间波形 |
| 4.4 实验中的潜在问题 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 拉盖尔-高斯激光驱动雨滴靶产生稠密相对论电子镜 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相对论电子镜的理论基础 |
| 5.2.1 相对论电子镜 |
| 5.2.2 反射电磁波振幅的求解 |
| 5.2.3 相干汤姆逊散射 |
| 5.3 模拟结果及其讨论 |
| 5.3.1 物理模型及参数设置 |
| 5.3.2 相对论电子镜的形成 |
| 5.3.3 相对论电子镜的加速 |
| 5.3.4 激光角动量的传递 |
| 5.3.5 离子密度随时间的演化 |
| 5.4 激光和靶参数的影响 |
| 5.4.1 激光强度的影响 |
| 5.4.2 激光模式的影响 |
| 5.4.3 雨滴靶半径的影响 |
| 5.4.4 激光预脉冲的影响 |
| 5.4.5 激光偏离靶心的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 孤立阿秒电子和γ射线脉冲的产生 |
| 6.1 电子在纵向电场中的锁相模型 |
| 6.2 孤立阿秒电子脉冲的产生 |
| 6.2.1 孤立电子脉冲的形成 |
| 6.2.2 电子脉冲的三维特征 |
| 6.3 孤立阿秒γ射线的产生 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（6）短周期高场强波荡器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自由电子激光简介 |
| 1.2 自由电子激光与波荡器 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文工作的主要内容和创新点 |
| 第2章 波荡器及其辐射特性 |
| 2.1 波荡器的分类 |
| 2.2 波荡器的磁场分布 |
| 2.3 波荡器中的电子运动 |
| 2.4 波荡器的辐射特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 带永磁块的交错磁极波荡器研究 |
| 3.1 交错磁极波荡器的基本结构与磁场分布 |
| 3.2 带磁块的交错磁极波荡器 |
| 3.2.1 基本方案 |
| 3.2.2 带磁块的交错磁极波荡器设计方案 |
| 3.2.3 结果分析及优化方案 |
| 3.3 交错磁极波荡器的优化 |
| 3.3.1 磁极磁块的纵向形状 |
| 3.3.2 低温与侧边磁块 |
| 3.3.3 磁极横向结构 |
| 3.4 交错磁极波荡器与自由电子激光小型化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 磁极倾斜磁化纯永磁波荡器研究 |
| 4.1 磁极倾斜磁化永磁波荡器的结构与基本原理 |
| 4.2 波荡器的初步设计 |
| 4.3 好场区分析 |
| 4.4 波荡器的优化结构 |
| 4.5 波荡器磁场的谐波特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 新型可变椭圆极化波荡器研究 |
| 5.1 可变椭圆极化波荡器简介 |
| 5.2 新型可变椭圆极化波荡器基本原理 |
| 5.3 波荡器参数的优化设计 |
| 5.4 可变椭圆极化波荡器的磁场分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 特殊结构波荡器的初步研究 |
| 6.1 横向分割的纯永磁波荡器 |
| 6.2 纵向倾斜磁化的纯永磁波荡器 |
| 6.3 纵向三角形的纯永磁波荡器 |
| 6.4 纵向三角混合型波荡器 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）超导波荡器冷却和冷质量支撑系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 第三代同步辐射光源和自由电子激光装置 |
| 1.1.2 插入件的发展及应用现状 |
| 1.1.3 超导波荡器技术及研究现状 |
| 1.2 超导波荡器的关键技术及研究现状 |
| 1.2.1 超导波荡器冷却技术 |
| 1.2.2 超导波荡器冷质量支撑技术 |
| 1.3 本课题研究内容和意义 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 超导波荡器的冷却设计及分析 |
| 2.1 SCU冷却方案 |
| 2.1.1 SCU模型机的主要技术要求 |
| 2.1.2 SCU模型机的总体冷却方案 |
| 2.2 SCU超导磁体及其冷却结构 |
| 2.3 SCU束流管及其冷却结构 |
| 2.4 二元电流引线及其冷却结构 |
| 2.5 SCU冷屏及其及其冷却结构 |
| 2.6 SCU的热负载及理论分析 |
| 2.6.1 SCU热负载的主要来源和理论分析模型 |
| 2.6.2 SCU热负载的影响因素分析 |
| 2.6.3 SCU模型机的总热负载 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 超导波荡器的冷却实验测试 |
| 3.1 磁体的冷却结构 |
| 3.1.1 磁体的骨架及冷却结构 |
| 3.1.2 磁体冷却管路与骨架的焊接工艺实验测试 |
| 3.1.3 磁体骨架的冷却性能测试 |
| 3.2 SCU模型机的冷却测试 |
| 3.2.1 SCU模型机低温测试平台 |
| 3.2.2 降温冷却测试 |
| 3.2.3 液氦积液测试 |
| 3.2.4 冷却系统运行稳定性测试 |
| 3.2.5 二元电流引线加载测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 SCU冷质量支撑系统的设计及热力分析 |
| 4.1 超导磁体支撑 |
| 4.1.1 磁体支撑总体结构 |
| 4.1.2 磁体支撑拉带组件 |
| 4.1.3 磁体支撑低温端结构 |
| 4.1.4 磁体支撑常温端可调节机构 |
| 4.1.5 超导磁体支撑的应力分析 |
| 4.2 冷屏支撑 |
| 4.2.1 冷屏支撑方案 |
| 4.2.2 冷屏支撑的应力及变形分析 |
| 4.3 束流管支撑 |
| 4.3.1 束流管支撑方案 |
| 4.3.2 束流管的形变分析 |
| 4.4 冷质量支撑材料的选择 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 SCU超导磁体自对心式支撑的理论分析与实验测试 |
| 5.1 自对心式支撑的理论分析 |
| 5.1.1 自对心式支撑理论分析思路 |
| 5.1.2 自对心式支撑理论建模与求解 |
| 5.1.3 自对心式支撑的结构偏心对自对心性的影响 |
| 5.1.4 理论模型的误差分析 |
| 5.2 自对心式支撑的实验验证 |
| 5.2.1 自对心性能实验测试平台 |
| 5.2.2 自对心性能实验验证 |
| 5.2.3 偏心对自对心性影响的实验验证 |
| 5.3 自对心式支撑的稳定性测试 |
| 5.3.1 振动测试原理及实验平台 |
| 5.3.2 振动测试实验及结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 创新之处 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的论文及研究成果 |
| 致谢 |
（8）合肥光源升级改造测量准直及测量精度的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 合肥光源及升级改造工程简介 |
| 1.2 加速器准直测量概述 |
| 1.2.1 加速器准直测量工程 |
| 1.2.2 准直测量工作的主要内容 |
| 1.2.3 准直测量技术的国内外发展现状 |
| 1.3 合肥光源升级改造准直测量概述 |
| 1.3.1 升级改造准直测量工程的特点及难点 |
| 1.3.2 升级改造准直测量工程的主要内容及技术的应用 |
| 1.4 仪器检定与测量精度的研究 |
| 1.4.1 对仪器测量精度研究的意义 |
| 1.4.2 测量精度研究的背景 |
| 1.4.3 测量精度研究的主要内容 |
| 1.4.4 国内外研究现状 |
| 1.5 本论文的主要研究内容及创新点 |
| 第二章 加速器准直测量相关理论、技术及工程准备 |
| 2.1 加速器物理对准直测量精度的要求 |
| 2.1.1 基本公式 |
| 2.1.2 二极磁铁的安装误差 |
| 2.1.3 四极磁铁的安装误差 |
| 2.1.4 实际定位公差要求 |
| 2.2 准直测量相关仪器及软件 |
| 2.3 工程准备工作 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 合肥光源升级改造准直测量工程控制网布设与实测 |
| 3.1 合肥光源升级改造工程控制网布设 |
| 3.1.1 准直测量控制网概述 |
| 3.1.2 各级控制网的作用 |
| 3.1.3 控制网布设原则 |
| 3.1.4 布设形式与要求 |
| 3.1.5 工程控制测量的技术设计 |
| 3.1.6 控制网的优化设计 |
| 3.1.7 控制网点的选埋 |
| 3.2 一级控制网测量与精度评定 |
| 3.2.1 一级控制网实测 |
| 3.2.2 实测数据整理与分析 |
| 3.2.3 一级控制网平差计算与精度评定 |
| 3.2.4 本节小结 |
| 3.3 高程控制网的测量及精度评定 |
| 3.3.1 高程控制网的实测 |
| 3.3.2 高程控制网的数据整理与分析 |
| 3.3.3 高程控制网平差计算与精度评定 |
| 3.3.4 本节小结 |
| 3.4 二级控制网的测量及精度评定 |
| 3.4.1 二级控制网实测 |
| 3.4.2 实测数据整理与分析 |
| 3.4.3 二级控制网平差计算与精度评定 |
| 3.4.4 本节小结 |
| 3.5 基于合肥光源的三维控制网平差方法分析 |
| 3.5.1 三维平差 |
| 3.5.2 基于赫尔模特方差分量估计的三维平差 |
| 3.5.3 联合空间三维平差(USMN) |
| 3.5.4 不同数据处理方法的比对研究 |
| 3.5.5 本节小结 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 元件预准直与准直安装 |
| 4.1 主要元件预准直 |
| 4.1.1 加速管预准直 |
| 4.1.2 二极磁铁预准直 |
| 4.1.3 四极磁铁与六极磁铁预准直 |
| 4.1.4 波荡器预准直 |
| 4.1.5 预准直过程中的误差分析 |
| 4.2 准直安装 |
| 4.2.1 基于全局坐标系的安装方法 |
| 4.2.2 基于元件坐标系的安装方法 |
| 4.2.3 现场安装调节 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 储存环磁铁的平滑分析 |
| 5.1 磁铁轨道平滑的意义 |
| 5.2 国内外平滑方案浅析 |
| 5.3 基于最小二乘拟合与迭代的平滑方案研究 |
| 5.3.1 方案设计与分析 |
| 5.3.2 获取磁铁中心坐标 |
| 5.3.3 平滑规则 |
| 5.3.4 基于最小二乘法拟合平滑曲线 |
| 5.3.5 迭代平滑 |
| 5.4 平滑处理结果分析 |
| 5.5 储存环轨道周长检核 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 复测与变形分析 |
| 6.1 合肥光源复测 |
| 6.1.1 变形监测的定义及作用 |
| 6.1.2 合肥光源复测具体实施 |
| 6.2 合肥光源复测数据分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 仪器检定与测量精度的研究 |
| 7.1 使用激光干涉仪对跟踪仪的测角测距精度进行检定 |
| 7.1.1 研究的意义 |
| 7.1.2 研究背景 |
| 7.1.3 国内外研究现状 |
| 7.1.4 主要研究内容 |
| 7.1.5 测试平台搭建 |
| 7.1.6 实际测量与数据预处理 |
| 7.1.7 数据处理与分析 |
| 7.1.8 本节小结 |
| 7.2 激光跟踪仪的现场不确定度检测 |
| 7.2.1 研究意义 |
| 7.2.2 现场不确定度检测方法 |
| 7.2.3 实验及数据处理 |
| 7.2.4 结论分析 |
| 7.3 环境因素对跟踪仪测量结果的影响分析 |
| 7.3.1 研究意义及内容 |
| 7.3.2 实验及现场测量 |
| 7.3.3 对实验数据处理与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 论文研究工作总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术理论文与取得的其它研究成果 |
（9）高亮度光阴极注入器的特性研究和束流品质提高（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高亮度电子注入器及其应用 |
| 1.1.1 高亮度电子源介绍及发展现状 |
| 1.1.2 光阴极电子注入器的应用 |
| 1.1.3 光阴极电子注入器系统 |
| 1.1.4 合肥光阴极微波电子枪和APEX先进光注入器的简介 |
| 1.2 高亮度电子束的特征描述 |
| 1.2.1 相空间 |
| 1.2.2 发射度 |
| 1.2.3 亮度 |
| 1.2.4 下一代光源对电子束品质的要求 |
| 1.3 选题背景和意义 |
| 1.4 本论文的研究内容和创新点 |
| 1.4.1 论文的主要内容 |
| 1.4.2 论文工作的创新点 |
| 第二章 光阴极微波电子枪热发射度的相关研究 |
| 2.1 光电发射及热发射度 |
| 2.1.1 金属光电发射理论 |
| 2.1.2 半导体光阴极的光电发射 |
| 2.2 基于螺线管线圈扫描法测量横向发射度 |
| 2.2.1 螺线竹线圈扫描法测量原理 |
| 2.2.2 扫描螺线管线圈的模拟结果 |
| 2.3 基于漂移段的热发射度测量方法的研究 |
| 2.3.1 用漂移段测量热发射度的原理 |
| 2.3.2 基于漂移段的发射度测量方案 |
| 2.3.3 RF效应、SC效应、mag效应对发射度的影响 |
| 2.3.4 不同条件下热发射度的模拟结果 |
| 2.3.5 基于漂移段测量的误差分析 |
| 2.3.6 关于电子枪传输矩阵的模拟研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光阴极注入器的暗电流及其消除方法的研究 |
| 3.1 场发射电子的产生和影响 |
| 3.2 VHF枪的暗电流来源 |
| 3.2.1 基于螺线管线圈的暗电流成像方法 |
| 3.2.2 暗电流图像测量结果 |
| 3.3 VHF枪暗电流的发射模型及输运过程 |
| 3.3.1 暗电流的脉冲时间分布 |
| 3.3.2 暗电流纵向动量均匀分布 |
| 3.3.3 暗电流的单粒子扫描研究 |
| 3.3.4 暗电流径向动量偏置 |
| 3.4 VHF枪暗电流的定量分析结果 |
| 3.5 基于准直器的暗电流消除方法 |
| 3.5.1 准直器孔径的选择 |
| 3.5.2 不同电子束流情况下的准直效果 |
| 3.5.3 准直方案的进一步简化和实验方案的提出 |
| 3.6 暗电流消除的其它方法 |
| 3.6.1 暗电流消除的综合考虑 |
| 3.6.2 主动法消除暗电流 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 光阴极注入器的偏轴束流动力学的研究 |
| 4.1 偏轴电子束发射的动机和问题 |
| 4.1.1 有限的阴极使用寿命 |
| 4.1.2 激光偏轴运行存在的问题 |
| 4.2 RF腔中偏轴束流动力学理论的初步研究 |
| 4.2.1 时间相关的RF场横向效应 |
| 4.2.2 时间相关RF效应消除的理论模型 |
| 4.2.3 用双腔模型补偿发射度的模拟结果 |
| 4.3 光阴极注入器偏轴束流的初步模拟 |
| 4.3.1 偏轴束流在注入器中的输运 |
| 4.3.2 直接校准束流轨道的结果 |
| 4.4 基于遗传算法的偏轴束流发射度补偿方法 |
| 4.4.1 多目标遗传优化算法及其在高亮度注入器中的应用 |
| 4.4.2 基于MOGA算法进行偏轴束流发射度补偿的方法 |
| 4.4.3 10倍于束流尺寸的偏轴发射的优化方案 |
| 4.4.4 不同情况的偏轴束流优化的总结和分析 |
| 4.5 偏轴束流的投影发射度分解研究 |
| 4.5.1 偏轴束流的发射度分解原理 |
| 4.5.2 理想束流的发射度分解 |
| 4.5.3 未矫正的偏轴束流的发射度分解 |
| 4.5.4 优化后的偏轴束流的发射度分解 |
| 4.6 偏轴束流的空间电荷力计算的研究 |
| 4.6.1 ASTRA软件在空间电荷力计算中的局限性 |
| 4.6.2 IMPACT-T软件在偏轴束流优化中的局限性 |
| 4.6.3 ASTRA和IMPACT-T联合模拟方案 |
| 4.6.4 联合模拟方案在非空间电荷力作用下的可行性验证 |
| 4.6.5 考虑空间电荷力的IMPACT-T和ASTRA联合模拟结果 |
| 4.6.6 优化后的偏轴束流的轨道矫正 |
| 4.7 偏轴束流输运中的尾场效应 |
| 4.7.1 尾场的定义 |
| 4.7.2 聚束腔尾场对偏轴束流的影响 |
| 4.7.3 TESLA腔尾场对偏轴束流的影响 |
| 4.8 关于偏轴束流优化的改进建议 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 光阴极注入器的束团长度压缩 |
| 5.1 高亮度电子束的束团长度压缩方法 |
| 5.1.1 束团压缩的基本概念 |
| 5.1.2 利用路径差异的压缩方法 |
| 5.1.3 利用速度差异的压缩方法 |
| 5.2 速度压缩方法的相关理论 |
| 5.2.1 速度压缩的基本机制 |
| 5.2.2 影响速度压缩的因素 |
| 5.2.3 速度压缩过程中的横向发射度补偿 |
| 5.3 高亮度注入器的低加速梯度下的速度压缩研究 |
| 5.4 基于减速相位注入的超高倍数速度压缩的实现 |
| 5.4.1 减速相位下的速度压缩机制 |
| 5.4.2 BAVB运行方案 |
| 5.4.3 BAVB的束团压缩和发射度补偿的优化结果 |
| 5.4.4 实现超高压缩倍数并补偿横向发射度的必要条件 |
| 5.4.5 发射度改善结果的讨论分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于激光正入射的光阴极量子效率改善的初步研究 |
| 6.1 光阴极量子效率的改善 |
| 6.2 偏振激光的特点和激光入射角度 |
| 6.2.1 激光的偏振方向与入射角度 |
| 6.2.2 激光斜入射引起的问题 |
| 6.2.3 激光正入射的优缺点 |
| 6.3 基于径向极化激光正入射的量子效率提高方案 |
| 6.3.1 径向极化激光的正入射的构想 |
| 6.3.2 椎体阴极发射可能存在的问题 |
| 6.4 椎体表面的热发射度分析 |
| 6.4.1 平面阴极热发射度计算的理论模型 |
| 6.4.2 椎体阴极热发射度的理论分析 |
| 6.5 椎体阴极下的电子枪微波场分析 |
| 6.5.1 凹型阴极 |
| 6.5.2 凸型阴极 |
| 6.6 基于凸型圆锥体阴极的电子束跟踪模拟的初步研究 |
| 6.6.1 单个切片的模拟计算 |
| 6.6.2 三维电子束运动的初步研究 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（10）上海光源插入件效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 同步辐射光源与插入件简介 |
| 1.1.1 同步辐射光源发展历史 |
| 1.1.2 第三代同步辐射光源简介 |
| 1.1.3 插入件简介 |
| 1.2 国际现状 |
| 1.2.1 常规插入件 |
| 1.2.2 奇异插入件及新型布局 |
| 1.2.3 上海光源现状 |
| 1.2.4 问题与挑战 |
| 1.3 本课题主要工作简介 |
| 第二章 横向束流动力学基本理论 |
| 2.1 横向运动基本规律 |
| 2.1.1 基本运动方程 |
| 2.1.2 传输矩阵与Twiss参数 |
| 2.1.3 动量偏差及色散 |
| 2.2 主要束流参数 |
| 2.2.1 闭轨 |
| 2.2.2 工作点 |
| 2.2.3 发射度 |
| 2.2.4 能散 |
| 2.3 非线性动力学 |
| 2.3.1 色品与六极场 |
| 2.3.2 非线性效应与动力学孔径 |
| 2.3.3 非线性优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 插入件对束流影响的理论分析 |
| 3.1 插入件的磁场特点 |
| 3.1.1 平面型插入件 |
| 3.1.2 螺旋型插入件 |
| 3.2 闭轨扰动 |
| 3.2.1 局部变化 |
| 3.2.2 全局变化 |
| 3.2.3 上海光源中的应用 |
| 3.2.4 闭轨校正 |
| 3.3 线性光学畸变 |
| 3.3.1 理想插入件的垂直聚焦作用 |
| 3.3.2 四极场误差及其影响 |
| 3.3.3 实际测量结果 |
| 3.3.4 线性光学校正 |
| 3.4 发射度及能散 |
| 3.4.1 发射度 |
| 3.4.2 能散 |
| 3.5 非线性效应 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 插入件的模型化与模拟研究 |
| 4.1 数值模拟工具 |
| 4.1.1 加速器工具箱 |
| 4.1.2 切片模型的建立 |
| 4.1.3 模型效果验证 |
| 4.1.4 模型拓展 |
| 4.2 超导扭摆器的模拟研究 |
| 4.2.1 动力学影响与优化 |
| 4.2.2 误差分析 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 鲁宾逊扭摆器的模拟研究 |
| 4.3.1 原理简介 |
| 4.3.2 设计与效果 |
| 4.3.3 影响检验 |
| 4.3.4 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于三维磁场数据的评估 |
| 5.1 冲力映射简介 |
| 5.1.1 关于动量级数的运动方程组 |
| 5.1.2 一次和二次方程组的解 |
| 5.2 上海光源APPLE-Knot结构插入件的研究 |
| 5.2.1 磁场数据处理 |
| 5.2.2 动力学影响分析 |
| 5.2.3 补偿方案设计 |
| 5.2.4 结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间撰写的文章目录 |
| 致谢 |
四、6T超导扭摆磁铁的特殊准直问题（论文参考文献）
- [1]基于电子储存环纵向相干辐射产生机制的研究[D]. 李昌亮. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [2]X射线自由电子激光偏振控制的理论和实验研究[D]. 高张峰. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [3]强流正电子源磁号及其驱动固态脉冲电源系统的研究[D]. 刘劲东. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]自由电子激光SASE光束线在线诊断能谱仪的设计和研究[D]. 张熙明. 上海大学, 2020
- [5]拉盖尔—高斯激光驱动超短电子脉冲的产生、加速及其应用研究[D]. 胡理想. 国防科技大学, 2019
- [6]短周期高场强波荡器研究[D]. 陈立均. 中国科学技术大学, 2018(05)
- [7]超导波荡器冷却和冷质量支撑系统的研究[D]. 刘以勇. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2018(07)
- [8]合肥光源升级改造测量准直及测量精度的研究[D]. 王巍. 中国科学技术大学, 2016(02)
- [9]高亮度光阴极注入器的特性研究和束流品质提高[D]. 黄瑞萱. 中国科学技术大学, 2016(09)
- [10]上海光源插入件效应研究[D]. 张庆磊. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所), 2015(08)