發(fā)布時間：2020-11-19 17:05

　　 自由電子激光(FEL)具有高度相干性、高亮度、波長連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點,這使得自由電子激光在生命科學(xué)、材料、化學(xué)、物理等諸多學(xué)科領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。上海軟X射線自由電子激光裝置作為我國第一臺X射線自由電子激光裝置,對束流品質(zhì)提出了很高的要求。束團相空間是描述束流運行狀態(tài)的重要物理量,了解束團相空間的真實分布對于加速器的設(shè)計、束團調(diào)控具有非常重要的意義。相空間重建技術(shù)能夠直觀地得到束團二維相空間分布。本論文結(jié)合SXFEL裝置的結(jié)構(gòu)特點,在理論推導(dǎo)和計算機模擬的基礎(chǔ)上,對上海軟X射線自由電子激光裝置進行束團橫向相空間重建技術(shù)的研究。目前國際上對于束團橫向相空間重建的研究主要基于計算機斷層掃描(Computer Tomography)技術(shù),這項技術(shù)是一種利用物體的投影重建目標(biāo)二維圖像的方法。國際上主流的算法主要有三種:最大熵(MENT)算法,代數(shù)重建(ART)算法和濾波反投影(FBP)算法。本文在理論上對計算機斷層掃描技術(shù)和束團相空間重建原理作了深入細致的研究。通過對MENT算法和FBP算法的研究,利用計算機模擬精確重建出原始圖像。通過對歸一化相空間理論的研究,解決了MENT算法對投影角度選擇比較敏感以及利用單塊四極磁鐵掃描旋轉(zhuǎn)角度范圍有限的問題,該理論對相空間重建技術(shù)精確重建SXFEL裝置束團相空間起到了至關(guān)重要的作用。本文根據(jù)SXFEL裝置的特點,利用MENT算法和FBP算法重建出SXFEL裝置的束團歸一化相空間并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到真實相空間分布,并對重建結(jié)果進行對比和誤差分析,取得了良好的效果。實驗結(jié)果表明,MENT算法能夠精確重建電子束團二維橫向相空間分布。為更加詳細的了解束團相空間的分布,本文利用相空間重建技術(shù)結(jié)合橫向偏轉(zhuǎn)腔,利用計算機模擬重建SXFEL裝置束團的切片相空間分布,對各切片的相空間進行重建,取得了理想的效果。該方法能夠精確重建各切片橫向相空間,對于了解束團內(nèi)部精細結(jié)構(gòu),具有非常重要的意義。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL50
【部分圖文】：

裝置及采用的方案主要有：ESY 裝置、加拿大的 TRIUMF 裝置，最大熵算法（Maxim MENT）[45-47]。學(xué)，代數(shù)重建算法（Algebraic Reconstruction Technique,簡ALICE 裝置、美國 UMER 裝置，反投影重建算法（ FBP）[50-52]。LICE 裝置浦大學(xué)的 K.M.Hock 和 M.G.Ibison 等對束團相空間重做了比較深入的研究[53-55]。提出歸一化相空間重建rators and Lasers In Combined Experiments)裝置上進行了重建段如圖 1-1 所示。

圖 1-2（a）FBP 算法重建結(jié)果 （b）MENT 算法重建結(jié)果德國 DESY 的裝置 DESY 的 PITZ（Photo InjectorTestfacilityatZeuthem）裝置相空間1-3 所示，用 3 個 FODO 結(jié)構(gòu)和相鄰的四個觀測靶進行相空間重建，F(xiàn)用四極磁鐵來對 FODO 結(jié)構(gòu)進行匹配使得觀測靶之間的 Phase ad，利用 MENT 算法進行相空間重建[56,57]。圖 1-4 為模擬重建相空間分發(fā)射度為x =1.17mm·mrad（圖 1-4a），重建結(jié)果為x =1.21mm·mradx =1.19mm·mrad（圖 1-4c）。

重建結(jié)果為x =1.21mm·mrad（圖1-4b），x =1.19mm·mrad（圖 1-4c）。圖 1-3 PITZ 裝置 Tomography section
【參考文獻】

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1 向?qū)?高亮度電子束發(fā)射度、束長和束斑的先進測量方法研究[D];清華大學(xué);2008年

本文編號：2890236