發(fā)布時間：2020-11-21 03:10

　　 "基于可調(diào)紅外激光的能源化學大型實驗裝置"(FELiCHEM)是中國科學技術(shù)大學國家同步輻射實驗室正在研制建造的一臺紅外自由電子激光裝置,該光源具有同類裝置的國際先進水平,波長連續(xù)可調(diào),波段覆蓋中紅外到遠紅外,脈沖結(jié)構(gòu)可控,能夠長期穩(wěn)定運行,建成后將可以驅(qū)動五個面向能源化學基礎(chǔ)研究的實驗站。該大型實驗裝置也將是國內(nèi)首套紅外自由電子激光用戶裝置,它將不僅滿足能源化學研究的迫切需求,還將填補國內(nèi)紅外電子激光方面的空白,使我國在低增益FEL振蕩器裝置研究方面達到國際先進水平。電子束團在整個光源裝置里的運動過程是很復(fù)雜的,電子束團在電子槍產(chǎn)生,經(jīng)加速管加速以及輸運線傳輸,進入波蕩器產(chǎn)生FEL輻射。為了獲得盡量高的FEL功率,波蕩器入口的電子束在能量、能散、流強和發(fā)射度等參數(shù)上需滿足FEL設(shè)計要求。本文在FEL要求和電子槍模擬計算提供的束流參數(shù)基礎(chǔ)之上設(shè)計了光源的LATTICE,并通過數(shù)值跟蹤模擬計算驗證了相關(guān)設(shè)計。本文在調(diào)研相關(guān)背景基礎(chǔ)上,采用MADX程序,通過參數(shù)的優(yōu)化,得到一種可行的Lattice結(jié)構(gòu)。并采用國際上比較通用的幾種程序?qū)ρb置的各個部分分別進行模擬分析,整個裝置系統(tǒng)被分為三個部分來模擬分析:注入器部分:包括注入系統(tǒng)、補償線圈以及一個加速段;直線與輸運線:磁壓縮部分、一個加速段和束流匹配部分;FEL:波蕩器與諧振腔。在具體的計算中,注入器利用PARMELA,Linac 采用 ELEGANT,FEL 采用 GENESIS 和 OPC,前一個程序運行的結(jié)果輸入到下一個程序中從而實現(xiàn)從頭至尾的模擬計算。
【學位單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TL503.3
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 自由電子激光特點
    1.2 自由電子激光分類
    1.3 本紅外項目解決的科學問題
        1.3.1 紅外項目選題依據(jù)
        1.3.2 光檢測應(yīng)用
        1.3.3 光解離應(yīng)用
        1.3.4 光激發(fā)應(yīng)用
        1.3.5 紅外自由電子激光優(yōu)勢
    1.4 國際紅外自由電子激光裝置
第2章 自由電子激光基本理論
    2.1 自由電子激光共振關(guān)系
    2.2 波蕩器能量耦合功能
    2.3 相對論電子在波蕩器中的自發(fā)輻射
    2.4 波蕩器中電子和激光的相互作用
    2.5 低增益自由電子激光
    2.6 自由電子激光三維理論
        2.6.1 自由電子的回旋加速運動
        2.6.2 電子束發(fā)射度和亮度
        2.6.3 電子束包絡(luò)方程
    2.7 振蕩器型自由電子激光光場
    2.8 振蕩器自由電子激光
        2.8.1 光學諧振腔的設(shè)計要點
        2.8.2 振蕩器FEL關(guān)鍵問題
        2.8.3 中紅外光學諧振腔
        2.8.4 中紅外振蕩器性能
第3章 IR-FEL Lattice優(yōu)化設(shè)計
    3.1 IR-FEL性能指標
    3.2 電子束設(shè)計預(yù)期
    3.3 橫向聚焦系統(tǒng)參數(shù)及優(yōu)化
    3.4 中紅外橫向聚焦系統(tǒng)
    3.5 遠紅外橫向聚焦系統(tǒng)
第4章 Start-to-end模擬分析
    4.1 電子槍到加速管1（A1）部分的模擬
    4.3 中紅外FEL模擬分析
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
在讀期間發(fā)表論文情況
致謝

【參考文獻】

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1 李和廷;賈啟卡;張善才;王琳;楊永良;;Design of FELiChEM, the first infrared free-electron laser user facility in China[J];Chinese Physics C;2017年01期

2 謝家麟;電子-光子相互作用的應(yīng)用與自由電子激光的發(fā)展[J];中國科學院研究生院學報;2002年01期

本文編號：2892432