导读:本文包含了发射度论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:阴极,离子,电磁场,逸出功,粒子,加速器,测量仪。
发射度论文文献综述
方兴,孙良亭,原有进,钱程,陈若富[1]（2019）在《ECR源低能强流高电荷态离子束四维发射度测量仪的研制》一文中研究指出为全面研究ECR(Electron Cyclotron Resonance)离子源引出的高电荷态离子束流品质,获取ECR离子源引出离子束流的横向四维相空间分布,提高向加速器的注入效率,中国科学院近代物理研究所研制了一台高精度Pepper Pot型发射度测量仪PEMiL (Pepper pot Emittance Meter in Lanzhou)。根据使用需求,利用KBr晶体喷涂技术取代传统的CsI闪烁体成像技术,解决了束流光斑重迭效应,获得了边界清晰的束流图像;并开发了相应的数据处理分析程序,以分析处理得到的束流横向四维相空间分布。利用PEMiL获得了75 keV,170 eμA的O~(5+)束流横向四维发射度。分析结果表明:PEMiL测量分析后的束流发射度结果可靠性高,荧光屏电荷累积效应造成的发射度差异不超过25%,PEMiL可作为ECR离子源引出离子束流品质诊断的有效装置。(本文来源于《原子核物理评论》期刊2019年03期）
方兴[2]（2019）在《ECR源强流高电荷态离子束四维发射度研究》一文中研究指出本论文针对ECR离子源引出束流横向相空间耦合以及Afterglow脉冲离子束流品质研究的需求,首次成功研制了第一台适用于ECR离子源引出能量范围的Pepper Pot发射度测量仪,用于获取离子源引出束流的横向四维发射度。研究的内容主要包括叁个方面:(1)Pepper Pot发射度测量仪PEMiL(Pepper Pot Emittance Meter in Lanzhou)总体研制以及数据处理程序开发;(2)PEMiL结果校验;(3)ECR离子源引出束流横向相空间耦合研究以及Afterglow脉冲离子束流品质研究。Pepper Pot发射度测量仪作为横向四维发射度测量装置,优势在于测量时间短,理论上可直接获取短脉冲粒子束的瞬时发射度。针对ECR离子源引出束流的特性以及本论文研究需求,本论文PEMiL的主体部分采用单次测量构型。在本论文PEMiL总体研制过程中,首次使用KBr晶体粉末代替闪烁体成像,成功解决了束流光斑重迭问题;另外,通过光学研究,实验分析发现反射镜表面平整度是造成横向相空间分布畸变的主要原因,并通过将反射镜表面平整度提高至百微米量级,成功解决了相图不准确的问题。论文首次自主开发了一套数据处理程序,用于分析处理束流图像数据。实验调试结果表明本论文Pepper Pot发射度测量仪性能稳定,理论上可用作束流品质研究的测量装置。Pepper Pot发射度测量仪对外部参数较为敏感,测量结果往往具有不确定性。而离子源束流低能传输段另一种常用的发射度测量装置-Allison发射度测量仪,虽然由于工作机制的限制,不能直接用于束流横向四维发射度的测量,但是Allison发射度测量仪系统误差通常小于10%,测量结果非常接近实际值。论文首次将Allison发射度测量仪获取的束流横向二维相椭圆参数作为参考,实验分析验证PEMiL发射度测量结果与参考值之间的差异,最终分析结果表明论文PEMiL横向二维相椭圆参数结果相对于参考值之间的差异最大不超过20%,最小仅为4%。实验证明论文Pepper Pot发射度测量仪可作为后续束流耦合以及Afterglow脉冲束流品质研究的测量装置。利用本论文PEMiL首次获取LECR4平台75 keV,60 eμA,~(16)O~(5+)离子束流横向四维发射度以及完整的耦合项信息。实验结果表明随着G02螺线管电流极性以及电流值得变化,离子束横向四维发射度保持不变,但是横向二维发射度发生了明显的交换过程。从实验上证明了离子束横向相空间耦合相关结论。利用本论文PEMiL通过多次累积曝光的方案获取了LECR4平台75 keV,400eμA的~(16)O~(5+)Afterglow脉冲离子束尖峰宽度为2 ms的束流横向发射度。并同样地利用Allison发射度测量仪测量直流束相椭圆参数为参考结果,实验验证了多次累积曝光方案的可靠性,表明多次累积曝光方案可作为Afterglow脉冲束流品质研究的有效测量方法。利用本论文PEMiL获取了螺线管不同电流极性以及不同电流大小状态下Afterglow脉冲峰与直流束横向四维相空间分布。实验结果表明,由于等离子体有效半径远大于引出电极孔径,所以直流束四维发射度远大于Afterglow脉冲峰离子束四维发射度。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》期刊2019-06-01）
张通[3]（2019）在《储存环光源实现超低束流发射度的相关理论与实验研究》一文中研究指出超低发束流发射度是储存环光源的主要发展方向,因为这种光源能够提供给同步辐射(SR)用户极高亮度的光束。本论文主要研究了储存环光源超低发射度的实现,包括两部分:超低发射度lattice设计和圆束团模式。充分了解理论最低发射度lattice单元的二极场和四极场的分布将有助于超低发射度储存环设计和提高机器的性价比。另外,当储存环的自然发射度接近衍射极限时,圆束团模式对于SR用户和储存环高效运行都是有利的。运用这种模式,不仅可以进一步提高光源的亮度而且可以减轻机器内一些不好的效应如束内散射IBS还有Touschek损失。超低发射度lattice设计储存环内的束流发射度主要由具有二极场和四极场的磁铁组成的磁铁lattice决定。因此,这直接产生一个问题:lattice单元内什么样的二极场和四极场分布可以实现最低的束流发射度?为了回答这个问题,我们使用了粒子群智能算法对归一化lattice单元内的二极场和四极场分布进行了优化。首先,我们采用了插入件辐射的亮度为优化目标,并使用离散的二极场和四极场分布作为优化控制变量。在以亮度为目标时,四极场最大强度Kmax是优化中的主要约束。当Kmax相对较小时,纵向梯度弯铁(LGBM)和反向弯铁(ABM)同时出现在优化的lattice单元中,并且在lattice单元中四极场很自然的分成了聚焦四极铁和散焦四极铁(并没有杂乱无章的分布)。当Kmax增加时,该lattice单元倾向于分裂成两个具有母代特征的两个lattice单元。我们进一步以自然发射度为目标优化了FODO单元中的二极场分布。优化后lattice单元中再次出现了具有LGBM和ABM。储存环设计中,LGBM和ABM在将束流发射度降低至超低发射度(衍射极限发射度)方面具有出色的表现。然而,低发射度储存环lattice往往伴随着较差的非线性性能。因此我们从自然色品,动量紧缩因子,相移方面对具有LGBM和ABM的超低发射度储存环进行了分析。结果表明,良好的线性lattice设计是具有良好的非线性性能的第一步。此外,文中给出了一个LGBM和ABM组成的9BA lattice设计,而且这个lattice设计具有新的相位相消方案。初步的非线性优化表明这个9BA lattice具有不错的非线性动力学性能。圆束团模式圆束团(full coupling)意味着储存环中束团的水平发射度和垂直发射度相等。衍射极限储存环设计中常常会假定储存环具有这种模式的运行能力。在所有产生圆束团的方法中,因为线性耦合共振简单易行并且对加速器硬件没有特殊要求,所以它是最有潜力的方法。为了全面的了解这个方法,我们在SPEAR3储存环上做了相关的圆束团实验。结果表明,通过精细的储存束流工作点和储存环耦合系数的控制,基于此种方法的圆束团可以产生。此外,我们在进行圆束团实验时对SPEAR3储存环的注入效率和动力学孔径进行了测量。当储存环的耦合系数降低到很小时,我们发现当储存束流的工作点在耦合共振上时储存环的注入效率和动力学孔径依然很好,但当储存束流的工作点偏离共振线时注入效率和动力孔径反而会差。我们对这个现象进行了仿真解释。仿真结果表明这是由于大的横向震荡导致的注入束团的工作点偏离造成的。第一部分绪论电子储存环是一种环形加速器,在其中高品质脉冲电子束团能够长期保存。电子束团在储存环中运动经过二极铁,扭摆器,波荡器时会产生同步辐射光。同步辐射光具有很多优异品质如宽波段,高通量,高亮度,高极化,脉冲时间结构。因为这些优异品质,同步辐射光在科学领域如生命科学,材料科学,能源科学,环境科学,物理化学,医疗方面等有很广泛的应用。自20世纪60年代开始储存环光源已经经历了叁代的发展。第叁代光源因为采用低发射度储存环设计和插入元件的使用具有很高的亮度,是当前同步辐射光源主力。储存环光源技术依然在发展,在向着第四代“衍射极限储存环DLSR光源”过渡。2016年,瑞典MAX-IV的成功运行标志着“衍射极限储存环DLSR光源”的时代即将来临。DLSR光源中,因为电子束团的发射度与插入元件产生的光束团衍射极限发射度具有可比性,所以具有极高的亮度和横向相干度,这在前沿科学领域是十分需要的。然而衍射极限储存环光源无论在物理设计上还有技术上都存在诸多限制。物理设计难点主要有超低发射度储存环lattice设计,非线性lattice优化等。技术层面的困难主要有高强度磁铁技术,小孔径真空盒技术等。为了建造衍射极限储存环,机器的最终性能和造价上必须取得比较好的平衡。好的物理设计可以缓解技术层面的压力,进而降低造价。低发射度储存环lattice设计一直以来是储存环光源设计的热点,它的革新和进步伴随着同步辐射光源亮度的提升。如double-bend-achromat(DBA)和triple-bend-achromat(TBA)造就了叁代光源的成功。储存环中电子束团发射度主要由磁铁lattice和束团能量决定,如式εn=F/1215Cqγv3/Jx。因此撇开束团能量,有叁种方法可以降低束团发射度:1.增加lattice单元数目;2.增大水平方向辐射分配数Jx;3.降低因子F。增加lattice单元数目,可以降低每块弯铁内的偏转角θc,这样可以限制弯铁内的色散函数增长,从而降低发射度。使用组合型二四极磁铁可以提高Jx,并且可以节省空间,这在以往的lattice设计中已经有广泛的应用。传统上,FTME的最小值为1,然而在lattice实际设计时F>3,如能进一步降低FTME将会进一步降低束流发射度,同时也意味着空间的节省。为了降低F,LGBM和ABM被应用到lattice设计中如ESRF-EBS,APS-U,SLS-2的设计。组合型磁铁,LGBM,ABM在lattice设计中的应用引起我们对lattice单元中什么样的二极场和四极场分布能够得到最低发射度的兴趣。超低发射度储存环的圆束团模式近年来一直是个热点问题。尽管叁代光源中,为了提高光源亮度,会将束团的横向耦合系数κ=εx/εy会矫正到很小κ～0.1-1%。但当电子束团发射度很小并且接近光束的衍射极限发射度时,继续维持很小的κ并不会提高亮度反而还会影响到储存环的稳定运行。为了实现圆束团模式,近年来有四种方案被提出:相空间适配器,径向场阻尼扭摆器,莫比乌斯储存环,线性耦合差共振。这四种方案在实现圆束团模式上各有特点各有难度。其中线性耦合差共振是比较流行的方案,它对加速器的硬件方面没有特别要求,仅需要使储存束团的工作点接近线性差共振即可。本文基于线性差共振的方案,在SPEAR3储存环上进行了圆束团模式的实验,并对圆束模式的相关非线性行为进行了测量。第二部分超低发射度储存环lattice设计这部分主要分为叁个方面:1.储存环设计中常用laittce单元的讨论;2.低发射度储存环lattice单元的数值优化;3.基于LGBM和ABM的lattice设计实例。常用lattice单元在这个部分中,我们讨论了FODO单元,DBA单元,TBA单元的一些基本特性,回顾了它们在储存环设计中的应用,另外还着重讨论了TME单元在两种条件下的最小发射度问题。对这些常用lattice单元的讨论有助于更好的lattice设计。MBA是当前超低发射度储存环的主流,因此在文中讨论了MBA发展的历史。MBA lattice虽然能够大幅度降低束流发射度,但它往往也伴随着比较差的非线性动力学性能,因此在本文我们总结了当前比较好的非线性优化方案:1.Hybrid-MBA;2.LS-MBA;3.IDB-MBA。LGBM和ABM如今已经广泛的使用于超低发射度储存环lattice设计中,其中以SLS-2的设计最具有代表性,因此在文中对SLS-2进行了简要介绍。低发射度储存环lattice单元的数值优化在这个部分中,我们采用了一般的方法对lattice单元进行了数值优化。在数值优化中,束团发射度和光束团亮度分别作为优化目标。并且为了使优化的结果具有普遍的意义,我们使用了归一化的思想,即将Twiss函数和色散函数对lattice单元对lattice单元的长度归一化。在此基础上,我们对归一化后的lattice单元进行了长度分片,每个分片上都有二极场和四极场。每个分片上的二极场和四极场均是优化过程中的控制变量。为了使lattice单元的总偏转角在优化过程中保持不变,我们引入了一组标准正交基,这组基能很方便地实现这个要求。四极场作为控制变量,只需要在优化过程中小于某个限制即可。同时,在这个数值优化过程中,四极场的最大强度Kmax是个很重要的限制,这在以往此类数值优化中是没有过的。我们首先以亮度为优化目标。在计算亮度时,我们降低波荡器的长度为L=2.5 m,电子束团的能量为2 GeV,我们感兴趣的光子能量为10 keV。1.束团的耦合系数κ=εy/εx对优化结果的影响。我们比较了κ=0,0.1,0.5,1.0时的结果,结果表明κ=0和κ>0的优化结果在束团发射度,水平方向辐射分配数,两个方向的相移上是不同的。κ>0时,优化结果基本相同。2.Kmax对优化结果的影响。我们比较了Kmax=13,30,52,208四种情况下的结果。当Kmax=13时,在优化结果中出现了LGBM和ABM,并且四极场自动组合成聚焦磁铁和散焦磁铁。并且此时四极场的强度均已达到设定的最大值,这说明继续提高Kmax会有新的结果。当Kmax=30时,Kmax=13时得到的优化结果开始出现分裂趋势。当Kmax=52=13 ×4时,Kmax=13的优化结果完全分裂成两个具有相似特征的二极场和四极场。当Kmax=208=13 ×16时,Kmax=13的优化结果有分裂成多个具有相似特征的二极场和四极场的趋势,但由于优化过程中分片数不足未能实现完全分裂。这个分裂过程表明Kmax=13的优化结果可以作为高亮度lattice单元的参考。当Kmax提高,lattice单元的分裂行为与MBA的概念是相符的。3.Lattice单元从一个分裂成两个。在这个过程中,我们简化了对四极场的控制。最高四极场强度Kmax由23逐步增加到153,每个步长为5。Kmax=23得到的优化结果在Kmax=93时得到完全分裂。分裂行为不仅表现在二极场的分裂,也伴随着四极场的分裂与组合,还有发射度的突然减小和横向相移的激增。在分裂前从Kmax=23到Kmax=88,并没有明显的发射度和相移的变化。在分裂后从Kmax=93到Kmax=163,只有垂直方向相移在慢慢变大,发射度和水平相移均没有明显的变化。以发射度为优化目标。在以发射度为优化目标时,我们进一步简化四极场分布为FODO结构。二极场和四极场并不再相交,二极场分布在四极场薄片之间。1.二极场分片数对优化结果的影响。我们比较了分片数N=2,4,8,16,32,64情况下的优化结果。由于对称性,N=2即是均匀的二极场分布。当N=4时,优化结果中即出现纵向梯度二极场和反向二极场。随着N的增大,形状因子F在减小,.水平方向的相移不断靠近180。。当N=16时,即出现F=0.59<1。2.最强四极场强度Kmax对优化结果的影响。优化过程中,最高四极场强度Kmax由340逐步增加到1340。结果发现,随着Kmax的不断提高,因子F在不断减小,水平方向的相移在不断增大。在Kmax由800变为850的过程中,出现了反向二极场,因此二极场的分布发生了剧烈的变化。然而在二极场发生剧烈的过程中,因子F并没有发生太大的变化,这是由于辐射积分项I2和I5在这个过程中都有不同程度的增长。基于LGBM和ABM的lattice设计Lattice设计中,LGBM和ABM在降低发射度方面效果显着。然而,在实际的lattice设计中还要考虑到其它参量如动量紧缩因子,自然色品等。因此我们从动量紧缩因子,自然色品,横向相移叁个方面对使用LGBM和ABM的TME单元进行了分析。我们设置了不同的二极铁偏转角度和纵向梯度二极铁的梯度。不同的设置下,我们在合理的区间对四极铁的强度进行精细扫描。结果表明通过选择合理的反向二极铁偏转角和纵向梯度二极铁的梯度,动量紧缩因子和发射度方面可以取得良好的平衡,另一方面合理地选择横向相移,自然色品可以控制在合理的范围内。另外,我们使用LGBM和ABM设计了一个9BA。整个lattice具有20个周期,总长528 m,自然发射度为24 pm,束流能量为3 GeV。由于lattice中采用了反向弯铁,整个lattice的辐射量较大,这使其纵向的阻尼时间仅有5.9 ms。在这个例子中,每个lattice单元的相移被控制在(3/7,1/7)× 2π,整个9BA lattice的相移控制在(4.2112,1.4612)×2π附近。这种相移设置可以对非线性实现不错的相位相消。初步的非线性优化也表明,这个9BA lattice具有不错的在能动力学孔径(300σ)和偏能动力学孔径。第叁部分圆束团模式储存环中,当电子束团的发射度接近衍射极限时,圆束团模式无论对进一步降低发射度提高亮度,还是储存环的高效运行都是一个必要选择。本部分首先讨论储存环圆束团模式方案,然后讨论了关于我们在SPEAR3储存环上的圆束团实验。储存环圆束团模式方案近年来储存环上的圆束团方案主要有:相空间适配器方案;径向阻尼扭摆器方案;莫比乌斯储存环方案;线性耦合共振方案。1.相空间适配器方案。这种方案基本配置为(扁平到圆束团适配器)-(置于螺线圈中的波荡器)-(圆到扁平束团适配器)。这种方案的一大亮点是能够在局域产生圆束团,储存环其它部分依然能够是扁平束团。理论上这种方案可以具有极好的性能,圆模式时横向发射度εx=εY=(?),式εx,εy是扁平束的横向发射度。然而这个装置的结构复杂,对储存环也有特殊要求,技术上也比较难以实现。目前,在SOLEI和MAX-IV的实验中,该方法得到初步的证明,然而由于螺线圈强度的限制,目前束团的水平方向尺寸只缩减到以前的叁分之一。2.径向阻尼扭摆器方案。这种方案通过引入垂直色散能够激发出垂直方向的发射度,并且还会增大辐射阻尼。增大辐射阻尼有很多好处,这对抑制不稳定性,减弱optics对储存环运行时的敏感度等方面有帮助,并且还会减小水平方向的发射度。我们以HALS的参数为例,对该方案进行了初步分析。结果表明当径向阻尼扭摆器的长度为18 m,峰值场强1.5 T,周期长度为200 mm时,即可实现εy=εy=18 pm的圆束团,并且横向和纵向的阻尼时间也都得到了有效降低。3.莫比乌斯储存环。莫比乌斯储存环通过莫比乌斯插入件使水平方向和垂直方向的运动完全耦合在一起。莫比乌斯插入件由具有特殊相移关系的斜四极铁组成。在莫比乌斯储存环中,由于横向的完全耦合,两圈的束流运动才是一个完整周期。在这个完全周期运动中,束团的一半运动时间在水平方向上,一半运动在垂直方向上,所以自然发射度完全平等的分配到两个方向上。由于这种特殊的运动,使非线性上也具有了不一样的特征。我们分析了莫比乌斯储存环在六极铁参与下的束流运动,结果发现该储存环一圈的相移接近在υx=υy=1/3时束流是能够稳定运行的,但当储存环的相移接近υx=υy=1/6,束流不能够稳定运行。4.线性耦合共振方案。使用线性耦合共振的方案产生圆束团没有特别的硬件需要,只需将储存束流的工作点置于线性差共振上即可。线性耦合共振分为两种,其一是线性差共振,另外一种是线性和共振。我们对束流工作点接近线性耦合共振线的束流动力进行了详细推导,并对两种线性耦合共振进行了相关数值模拟。结果都表明,当束流的工作点接近线性差共振时(υx-υy=l)束流是能够稳定运行的,但线性和共振(υx+υy=l)会导致束流的崩溃。线性差共振产生圆束团实验和偏轴注入当储存束流的工作点接近线性差共振线时,束团的横向耦合κ与束团的横向工作点之差△=υx-υy和储存环的耦合系数G有关,如公式κ=εx/εy=G2/△2+G2。在日常运行时,SPEAR3储存环采用13块斜四极铁对储存环的耦合系数G矫正从而达到矫正束流耦合系数κ的目的。实验中,我们采用对13块斜四极铁的供电方式来改变这些耦合系数,分别为100%供电,70%供电,0%供电。当工作点在(14.106,6.177)时,这叁种情况对应的束团耦合系数分别为0.07%,0.13%和0.95%。然后在不同的斜四极铁供电的情况下,同时增大υx和减小υy来改变束流的耦合系数κ。我们通过LOCO来获取的全环参数来计算耦合系数κ。随着工作点的改变,叁种情况下都观察到了耦合系数κ从小变大,再由大变小的过程。其中,0%和70%斜四极铁供电时,均得到了很高的耦合系数κ。100%斜四极铁供电时,由于△不能被控制的很小,所以最高只获得了κ= 30%。虽然这些耦合系数κ比较高的束团都稳定的存在SPEAR3中,但由于G和△的改变,SPEAR3的非线性发生了很大的变化。因此,我们在进行圆束团实验时,也对能够反映非线性性能的注入效率和动力学孔径进行了测量。结果显示,0%斜四极铁供电时,注入效率和动力学孔径在△的很大范围内都比较差。70%斜四极铁供电时,注入效率和动力学孔径比较好,但△接近0时很差。100%斜四极铁供电时,注入效率和动力学孔径在包括△接近0的很大范围内都是很好的,但在△=0.008处是最差的(测试了叁次)。通过与SPEAR3以往的非线性测量的结果对比,我们发现发生在100%斜四极铁供电时的这种现象与大幅度横向震荡引起的工作点偏移有关。同时,我们也通过仿真追踪的方法对这个现象进行了验证。结果表明,由于SPEAR3采用水平偏轴注入,注入束团的工作点会偏离储存束流的工作点,当△=0.008时,注入束团的工作点刚好位于线性差共振上,这会在垂直方向上激励出很大幅度的运动,由于SPEAR3在垂直方向上很小的物理孔径,束团很快丢失;当△接近0,虽然储存束团的工作点位于线性差共振上,但注入束流的工作点偏离共振线很远,所以能够逐渐阻尼到储存束流,因此注入效率比较高。第四部分总结和展望总结超低发射度储存环能够提供极高亮度的光束给SR用户,因此超低发射度储存环设计成为研究热点。本文简要的回顾了一些常用的lattice单元如FODO单元,TME单元,DBA单元,TBA单元。储存环来源于二极铁中的色散函数。但传统上,研究者对理论最小发射度lattice单元讨论时,总是假设弯铁中的二极场是均匀分布的。最近,LGBM和ABM在设计超低发射度储存环上表现出了优异的潜力,这激发我们采用一般的方法来对理论最小发射度lattice单元进行优化。为了使优化结果具有普遍适用性,我们采用了归一化lattice思想,并且在优化过程中自由控制二极场和四极场分布。无论采用光束亮度还是电子束发射度,纵向梯度二极场和反向二极场都出现在优化结果中。并且在以亮度为优化目标时,我们发现当四极场的强度不断提高时,lattice单元可以分裂成具有相似特征的多个lattice单元。这种分裂现象与MBA的概念是吻合的。此外,我们从自然色品,动量紧缩因子,相移叁个方面对采用LGBM和ABM的lattice进行了讨论。这对充分全面运用这两种弯铁是很有帮助的。同时,我们也采用这两种弯铁设计了一个9BA lattice。这个lattice在应对非线性效应方面采用了新颖的相位相消方案。初步非线性优化结果表明,该lattice具有不错的非线性动力学性能。另一方面,当储存环的自然发射度很低,并且与光束的衍射极限发射度相当时,圆束团模式无论对进一步提高光束亮度还是储存环的高效运行都是必不可少的。本文分析了当前流行的圆束团方案如相空间适配器,径向阻尼扭摆器,莫比乌斯储存环,线性耦合共振。使用线性耦合共振的方法,我们在SPEAR3储存环上进行了圆束团实验。结果表明,通过储存环耦合系数G和储存环工作点的控制,不同耦合程度的圆束团可以产生。虽然圆束团能够稳定储存,但注入过程中大的横向针振荡引起的束流工作点偏移会使非线性性能变差。展望在本论文中,我们给出了一个9BA lattice,并为之设计了相位相消方案来保证非线性动力学性能。经过初步非线性优化,9BA lattice非线性动力学性能表现不错。这个相位相消方案相当有潜力,接下来我们会对9BA lattice的非线性进行进一步优化。纵向梯度弯铁在实际储存环中从来没有应用过。我们需要对它进行仔细建模。由于简单易行,线性差共振在产生圆束团方面很有潜力。但这个方案需要精确控制工作点还有储存环的耦合系数。因此我们需要发展这些方面的技术和方法。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-06）
彭宇飞,秦臻,陈弹蛋,刘平,李天涛[4]（2019）在《热阴极逸出功非均匀性对本征发射度的影响》一文中研究指出热阴极广泛应用于真空电子器件、加速器、自由电子激光等各类束流装置,热阴极表面状态非均匀性对束流本征发射度有着显着的影响.本文推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度理论形式,并分析了逸出功非均匀性及其统计效应对本征发射度的影响.针对逸出功径向和一维余弦分布模型,计算了均方根发射度与逸出功非均匀性关系的理论数值解;基于有限差分法粒子仿真技术,开发了专用于阴极仿真的程序YY-PICMC,并验证了理论形式的正确性;针对逸出功二维余弦分布模型进行了理论和仿真分析,结果表明逸出功分布空间频数对均方根发射度涨落有显着影响,当空间频数趋于无限大时,发射度增长系数趋于1,即逸出功均匀阴极的情形;最后,分析了最接近真实阴极表面状态的二维逸出功随机分布模型,仿真结果表明随着空间频数增加,发射度增长系数统计方差逐渐减小,符合余弦模型结果的预期.本文建立的理论形式和仿真方法可以用于评估各类阴极表面逸出功空间非均匀性特征对束流本征发射度的影响程度.(本文来源于《电子学报》期刊2019年03期）
丁健,程健[5]（2018）在《嵌入式发射度测量系统的硬件平台设计与实现》一文中研究指出离子源作为离子产生装置,在加速器、空间环境与空间物理、集成电路制造及晶片生产、医疗等领域有着广泛应用,而衡量离子源束流品质好坏的一个重要指标是其发射度。结合现在国内外大多数发射度的测量设备多具有针对性强、通用性较差的特点,论文基于通用、便携、性价比高等方面的功能要求,设计了一种嵌入式发射度测量系统,主要包括法拉第筒信号收集、步进电机扫描驱动、嵌入式微控制器和上位机部分。(本文来源于《巢湖学院学报》期刊2018年06期）
彭宇飞,陈弹蛋,秦臻,李天涛,向军[6]（2018）在《热阴极逸出功分布特征对束流发射度一致性的影响》一文中研究指出本文介绍了非均匀发射阴极的均方根本征发射度的理论形式,并分析了逸出功非均匀分布对束流发射度一致性的影响。首先,基于理论结果和有限差分法粒子仿真程序YY-PICMC分析了逸出功二维余弦分布模型,结果表明阴极微区空间频数对均方根发射度涨落有显着影响,当空间频数趋于无限大时,发射度增长系数趋于1,即逸出功均匀的情形。在此基础上,分析了接近真实阴极表面状态的二维逸出功随机分布模型,仿真结果表明随着空间频数增加,发射度增长系数统计方差逐渐减小,与余弦模型结果相符。随后,针对逸出功幅度和微区尺寸分散性进行了统计分析,结果表明随着表面逸出功幅度和微区尺寸方差的增加,发射度增长系数的方差也逐渐增加。本文结果表明,逸出功微区尺寸越大、尺寸分布方差越大或者幅度方差越大,阴极初始发射度的涨落也就越大,导致同批次器件性能分散性越大;此外,随着器件的长时间使用,表面逸出功分布特征不断演变,发射度的一致性也会显着变化。(本文来源于《中国电子学会真空电子学分会第二十一届学术年会论文集》期刊2018-08-23）
管锋平,温立鹏,宋国芳,贾先禄[7]（2018）在《强流负氢离子源发射度测量仪研制》一文中研究指出在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100MeV回旋加速器采用18mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。(本文来源于《原子能科学技术》期刊2018年10期）
马帅[8]（2018）在《基于反磁回路原理在线诊断强流束发射度》一文中研究指出强流直线感应电子加速器在国防应用领域中占有重要的地位,而束流品质是强流直线感应加速器的重要指标之一。一定程度上,束流的半径和发射度直接决定了束流的品质,如何准确快捷的诊断出束流半径和发射度就变得十分必要。目前应用在强流直线感应电子加速器上的束流诊断技术大多是基于光学原理,且为截断式,诊断效率不是很高。本论文基于电子束流在螺线管磁场中的动力学特性,通过对束流自身的电磁场的测量,首次提出一种双线圈束流诊断结构(反磁回路束流诊断结构)。这种诊断方式可以实现严格意义下的在线束流诊断,即不破坏真空环境且不破坏束流。本工作从原理、有限元模拟仿真和实验叁个角度证实了该方法的可行性。当电子束流通过螺线管线圈磁场传输时,由于存在一定的横向速度分量,会发生旋转,这种旋转会引入一个轴向磁场。轴向磁场的引入会在反磁线圈中产生感应电动势信号(差模信号),该信号的大小与束流半径和密度分布直接相关。与此同时,电子束流的电场也会在反磁线圈中感应出信号(共模信号)。当两个反磁线圈的接地方向相反时,轴线磁场在线圈中的感应电动势发生反转,而电场感应出的信号方向不变。因此,两个线圈的信号差反映的是轴向磁场信息,两个线圈的信号和反映的是电场信息。从轴向磁场信息可以反推出束流半径,甚至束流的密度分布;从电场信息可以反推出束流强度。有限元模拟部分主要从频域对反磁回路探头进行模拟。用平面波模拟束流通过时的轴向电磁场,各个端口均为同轴端口,且为电边界条件;用不同半径条件下的理想导体螺旋线模拟不同情况下的束流。通过分析发现,在低频条件下,差模信号与频率成线性关系,且随着频率增加有自积分现象;共模信号与频率成二次方关系;共模信号比差模信号大一个数量级。同时计算出不同状态下,反磁回路探头在10MHz时的灵敏度因子。实验上使用与轴向B-dot相同的平台,用不同直径和螺距的螺旋杆模拟不同状态线的束流,螺旋杆由八根2mm的铜丝构成。反磁回路探头的两个接地方向相反的线圈放置在厚度为6mm的PCB板上,采用i-pex同轴连接头。实验中提出与轴向B-dot探头类似的等效电路。分别用矢量网络分析仪和示波器对各个情况进行频域和时域测量。结果显示,频域上得到的结果与有限元模拟的结果符合的很好,通过相位拟合的方法获得等效电路中的电参数;时域上,分析了直杆情况下信号一致性问题,并对原有探头结构做了优化,信号的一致性从94%提高到99%;反推出的模拟杆的半径,误差在1mm以内。论文最后给出该结构在“神龙二号”上束流半径的测量方案和测量结果,以及采用修正叁梯度法测量束流发射度的实验方案和测量结果。结果显示反磁回路探测结构在强流直线感应加速器束流诊断中可行,且测量操作简单,效率高。本文的创新点在于:提出双线圈反磁回路探测结构,并对该结构从理论、模拟和实验叁个角度进行了充分研究,明确了该结构在强流束流诊断中的应用价值;首次使用该方法测量得到“神龙二号”上束流的发射度。(本文来源于《中国工程物理研究院》期刊2018-05-01）
彭宇飞,秦臻,张篁,陈弹蛋,刘平[9]（2018）在《热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响》一文中研究指出从热发射理论出发,推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度的一般计算形式。针对一种最常见的温度径向分布近似模型,给出了均方根发射度随温度非均匀性变化趋势的理论数值解。基于有限差分法粒子仿真技术统计了热阴极的本征发射度,仿真结果与理论解一致,验证了非均匀发射热阴极本征均方根发射度一般形式的正确性。结果表明,径向温度非均匀性引起均方根发射度显着变化,非均匀系数为10%时引起均方根发射度下降约15%。本文建立的理论形式和仿真方法可以有效评估束流品质控制目标和工程热设计之间的依赖关系,以指导高效费比的工程设计。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2018年03期）
赵亚亮,闫芳,耿会平,孟才[10]（2018）在《带空间电荷效应的横向发射度测量（英文）》一文中研究指出CADS注入器Ⅰ试验装置由中国科学院高能物理研究所承建。其10mA的束流由RFQ结构加速到3.2 MeV,经中能传输段匹配到超导加速结构。为了减小失匹配造成的束流损失,需要测量RFQ出口束流参数,以便调整中能传输段Lattice结构,使束流能匹配进入超导腔。CADS注入器Ⅰ采用丝靶扫四极铁参数的方式测量束流截面并计算RFQ出口Twiss参数。强流加速器在低能段空间电荷力很强,常规的基于矩阵的数据处理方法会带来误差。本文分别用常规的未考虑空间电荷效应的矩阵方法和考虑了空间电荷效应的遗传算法对数据进行处理,得到的结果显示低能强流加速器进行Twiss参数测量时,必须考虑空间电荷效应的影响。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2018年01期）
发射度论文开题报告
（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：
本论文针对ECR离子源引出束流横向相空间耦合以及Afterglow脉冲离子束流品质研究的需求,首次成功研制了第一台适用于ECR离子源引出能量范围的Pepper Pot发射度测量仪,用于获取离子源引出束流的横向四维发射度。研究的内容主要包括叁个方面:(1)Pepper Pot发射度测量仪PEMiL(Pepper Pot Emittance Meter in Lanzhou)总体研制以及数据处理程序开发;(2)PEMiL结果校验;(3)ECR离子源引出束流横向相空间耦合研究以及Afterglow脉冲离子束流品质研究。Pepper Pot发射度测量仪作为横向四维发射度测量装置,优势在于测量时间短,理论上可直接获取短脉冲粒子束的瞬时发射度。针对ECR离子源引出束流的特性以及本论文研究需求,本论文PEMiL的主体部分采用单次测量构型。在本论文PEMiL总体研制过程中,首次使用KBr晶体粉末代替闪烁体成像,成功解决了束流光斑重迭问题;另外,通过光学研究,实验分析发现反射镜表面平整度是造成横向相空间分布畸变的主要原因,并通过将反射镜表面平整度提高至百微米量级,成功解决了相图不准确的问题。论文首次自主开发了一套数据处理程序,用于分析处理束流图像数据。实验调试结果表明本论文Pepper Pot发射度测量仪性能稳定,理论上可用作束流品质研究的测量装置。Pepper Pot发射度测量仪对外部参数较为敏感,测量结果往往具有不确定性。而离子源束流低能传输段另一种常用的发射度测量装置-Allison发射度测量仪,虽然由于工作机制的限制,不能直接用于束流横向四维发射度的测量,但是Allison发射度测量仪系统误差通常小于10%,测量结果非常接近实际值。论文首次将Allison发射度测量仪获取的束流横向二维相椭圆参数作为参考,实验分析验证PEMiL发射度测量结果与参考值之间的差异,最终分析结果表明论文PEMiL横向二维相椭圆参数结果相对于参考值之间的差异最大不超过20%,最小仅为4%。实验证明论文Pepper Pot发射度测量仪可作为后续束流耦合以及Afterglow脉冲束流品质研究的测量装置。利用本论文PEMiL首次获取LECR4平台75 keV,60 eμA,~(16)O~(5+)离子束流横向四维发射度以及完整的耦合项信息。实验结果表明随着G02螺线管电流极性以及电流值得变化,离子束横向四维发射度保持不变,但是横向二维发射度发生了明显的交换过程。从实验上证明了离子束横向相空间耦合相关结论。利用本论文PEMiL通过多次累积曝光的方案获取了LECR4平台75 keV,400eμA的~(16)O~(5+)Afterglow脉冲离子束尖峰宽度为2 ms的束流横向发射度。并同样地利用Allison发射度测量仪测量直流束相椭圆参数为参考结果,实验验证了多次累积曝光方案的可靠性,表明多次累积曝光方案可作为Afterglow脉冲束流品质研究的有效测量方法。利用本论文PEMiL获取了螺线管不同电流极性以及不同电流大小状态下Afterglow脉冲峰与直流束横向四维相空间分布。实验结果表明,由于等离子体有效半径远大于引出电极孔径,所以直流束四维发射度远大于Afterglow脉冲峰离子束四维发射度。
（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。
发射度论文参考文献
[1].方兴,孙良亭,原有进,钱程,陈若富.ECR源低能强流高电荷态离子束四维发射度测量仪的研制[J].原子核物理评论.2019
[2].方兴.ECR源强流高电荷态离子束四维发射度研究[D].中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所).2019
[3].张通.储存环光源实现超低束流发射度的相关理论与实验研究[D].中国科学技术大学.2019
[4].彭宇飞,秦臻,陈弹蛋,刘平,李天涛.热阴极逸出功非均匀性对本征发射度的影响[J].电子学报.2019
[5].丁健,程健.嵌入式发射度测量系统的硬件平台设计与实现[J].巢湖学院学报.2018
[6].彭宇飞,陈弹蛋,秦臻,李天涛,向军.热阴极逸出功分布特征对束流发射度一致性的影响[C].中国电子学会真空电子学分会第二十一届学术年会论文集.2018
[7].管锋平,温立鹏,宋国芳,贾先禄.强流负氢离子源发射度测量仪研制[J].原子能科学技术.2018
[8].马帅.基于反磁回路原理在线诊断强流束发射度[D].中国工程物理研究院.2018
[9].彭宇飞,秦臻,张篁,陈弹蛋,刘平.热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响[J].强激光与粒子束.2018
[10].赵亚亮,闫芳,耿会平,孟才.带空间电荷效应的横向发射度测量（英文）[J].强激光与粒子束.2018
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