對(duì)基本粒子的探索和對(duì)超快和超小尺度下物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)知的需求推動(dòng)了現(xiàn)代大型電子直線加速器應(yīng)用的發(fā)展。為滿足這些應(yīng)用對(duì)電子源的需求,往往采用光陰極微波電子槍和光陰極注入器提供低發(fā)射度、高峰值流強(qiáng)的電子束。電子束從光陰極表面產(chǎn)生后,其發(fā)射度會(huì)在后續(xù)的加速、聚焦及聚束過程中增長(zhǎng)。如何進(jìn)一步降低初始發(fā)射度并抑制發(fā)射度增長(zhǎng)是近年來研究的焦點(diǎn)。本論文對(duì)光陰極注入器中超低束流發(fā)射度的獲得進(jìn)行了探索性研究,一方面研究了陰極表面狀況對(duì)熱發(fā)射度的影響,另一方面探索了光陰極注入器中抑制發(fā)射度增長(zhǎng)的新方法。真實(shí)陰極表面是隨機(jī)緩變表面,其表面起伏不僅會(huì)造成光電子發(fā)射方向的離散,也會(huì)產(chǎn)生橫向電場(chǎng)分量,進(jìn)而導(dǎo)致熱發(fā)射度增長(zhǎng)。為預(yù)測(cè)真實(shí)陰極表面粗糙度對(duì)熱發(fā)射度造成的影響,我們引入點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)計(jì)算方向離散效應(yīng),利用任意緩變表面電場(chǎng)分布近似公式計(jì)算橫向電場(chǎng)效應(yīng),給出了真實(shí)陰極表面粗糙度熱發(fā)射度的解析公式,并進(jìn)行了模擬驗(yàn)證。解析和模擬結(jié)果表明,對(duì)于經(jīng)過精細(xì)機(jī)械打磨的陰極,其粗糙度熱發(fā)射度增長(zhǎng)可忽略不計(jì)。金屬陰極表面存在納米尺度周期結(jié)構(gòu)時(shí),能夠與入射激光耦合產(chǎn)生表面等離激元,顯著加強(qiáng)光陰極對(duì)光子的吸收。我們對(duì)表面納米結(jié)構(gòu)陰極的發(fā)射特... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：215 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?ＭｅＶ?ＵＥＤ原理圖Ｗ

１．１．２?ＭｅＶＵＥＤ??ＭｅＶ?ＵＥＤ即兆電子伏超快電子衍射，是一種將超短的ＭｅＶ電子束作為探針，??觀測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速變化過程實(shí)驗(yàn)手段。其原理見圖１．２。??圖１．２?ＭｅＶ?ＵＥＤ原理圖Ｗ。??ＭｅＶ?ＵＥＤ的空間和時(shí)間分辨率如下式描述口］：??Ａ?２；ｒ?Ｓｎ?．．．．??Ａｓ?—?—??（１－６）??了?＝?＞／巧?＋?請(qǐng)?＋?請(qǐng)Ａ?＋?與Ｍ?（１－７）??其中Ｊｅ為電子的康普頓波長(zhǎng)。由上式可見在電子探針橫向尺寸（Ｔｘ?（即樣品上的??２??

槍中多極場(chǎng)對(duì)發(fā)射度的改變顯現(xiàn)出來，因此電子槍結(jié)構(gòu)／功率饋入變得對(duì)稱化ＰＡＷ，??并采用跑道型稱合孔抑制多極模Ｐ２’３３３；?；ｒ模工作時(shí)激發(fā)起的０模對(duì)發(fā)射度造成影??響，因此優(yōu)化束流孔擴(kuò)大頻率間隔？。電子槍腔型的發(fā)展過程見圖１．４。在這一??階段中，一個(gè)重要的里程碑是應(yīng)用于ＬＣＬＳ的光陰極注入器中的光陰極微波電子??槍，它驅(qū)動(dòng)了世界首臺(tái)硬Ｘ射線自由電子激光（即直線加速器相干光源ＬＣＬＳ），??它集成了這一階段對(duì)電子槍腔型的優(yōu)化，其腔型設(shè)計(jì)見圖１．５。??第三除段中，電子槍的腔型造成的發(fā)射度增長(zhǎng)已經(jīng)很小，注入器出口處的發(fā)射??度近似由熱發(fā)射度、非線性ＲＦ發(fā)射度及非線性空間電荷發(fā)射度組成Ｐ４３。此階段人??們開始優(yōu)化整個(gè)注入器結(jié)構(gòu)及激光參數(shù)。針對(duì)非線性空間電荷力，ＫＶ分布＾５］被??動(dòng)力學(xué)模擬證明可有效抑制非線性空間電荷力發(fā)射度增長(zhǎng)Ｐ６’３７＾，進(jìn)而激光整形、??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光陰極電子槍中金屬光陰極的熱發(fā)射度研究[J]. 何小中,唐傳祥,黃文會(huì),林郁正.  高能物理與核物理. 2004(09)
[2]基于湯姆遜散射的X射線光源的物理問題研究[J]. 黃文會(huì),何小中,黃剛,唐傳祥,林郁正.  高能物理與核物理. 2004(04)

博士論文
[1]基于湯姆遜散射X射線源的理論及初步實(shí)驗(yàn)研究[D]. 杜應(yīng)超.清華大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3362632