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空间电荷效应对时间展宽分幅变像管时空性能的影响

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光学精密工程 2018年第2期26卷 261-267页

作者：白雁力姚荣彬高海英党选举何国民桂林电子科技大学教学实践部广西桂林541004

X射线分幅相机是惯性约束聚变实验中的重要二维超快诊断设备,具有长漂移区结构的时间展宽分幅相机,在大幅度提升时间分辨性能的同时,会使空间电荷效应时空弥散变大。为探讨空间电荷效应的影响,以短磁聚焦分幅变像管为例,通过平均场模型... 详细信息

X射线分幅相机是惯性约束聚变实验中的重要二维超快诊断设备,具有长漂移区结构的时间展宽分幅相机,在大幅度提升时间分辨性能的同时,会使空间电荷效应时空弥散变大。为探讨空间电荷效应的影响,以短磁聚焦分幅变像管为例,通过平均场模型和电子轨迹及成像分布研究空间电荷效应的时空弥散,并分析其对像管的影响。研究和分析结果表明,空间电荷效应引起的时间弥散与阴极电压、展宽脉冲斜率和漂移距离有关,空间弥散与成像系统和电子脉冲电流密度相关。当分幅变像管的时间分辨率提升至2ps左右时,空间电荷效应的时间弥散相当于物理时间分辨,成为制约时间分辨性能进一步提升的主要因素,此时像管空间分辨性能降低8%左右。通过对像管空间电荷效应研究及其降低方法的探讨,为亚皮秒时间分辨分幅变像管的研制提供理论参考。

关键词：光电子学与激光技术空间电荷效应平均场模型时间展宽分幅变像管时间分辨性能空间分辨性能

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空间电荷效应对阴极微凸起热不稳定性的影响

强激光与粒子束 2006年第10期18卷 1699-1701页

作者：孙钧刘国治林郁正清华大学工程物理系北京100084 西北核技术研究所西安710024

由于金属微凸起爆炸电子发射的预发射电流密度一般都超过108A/cm2,因此必须考虑其空间电荷效应的影响。基于金属微凸起爆炸电子发射起始过程模型,通过理论分析和数值模拟,给出了考虑预发射电流空间电荷效应的微凸起爆炸发射延迟时间随... 详细信息

由于金属微凸起爆炸电子发射的预发射电流密度一般都超过108A/cm2,因此必须考虑其空间电荷效应的影响。基于金属微凸起爆炸电子发射起始过程模型,通过理论分析和数值模拟,给出了考虑预发射电流空间电荷效应的微凸起爆炸发射延迟时间随二极管平均电场的变化关系。与不考虑预发射电流空间电荷效应的结果进行对比表明,预发射电流的空间电荷效应可以显著增加金属微凸起的爆炸发射延迟时间。

关键词：微凸起爆炸电子发射预发射电流空间电荷效应

空间电荷效应对X射线条纹相机动态范围影响的研究

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物理学报 2010年第10期59卷 6963-6968页

作者：袁永腾郝轶聃赵宗清侯立飞缪文勇中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

在惯性约束聚变中,X射线条纹相机是一种诊断图像时空分辨的重要设备,其动态范围反映了条纹相机有效测量入射X射线强度的能力.由于空间电荷效应的存在,电子脉冲在运动过程中会不断展宽,从而限制了条纹相机的动态范围.本文采用一维流体力... 详细信息

在惯性约束聚变中,X射线条纹相机是一种诊断图像时空分辨的重要设备,其动态范围反映了条纹相机有效测量入射X射线强度的能力.由于空间电荷效应的存在,电子脉冲在运动过程中会不断展宽,从而限制了条纹相机的动态范围.本文采用一维流体力学模型,利用电子数守恒、动量守恒和Poisson方程等来对电子脉冲的展宽进行推导,最终得到了电子脉冲的密度分布随时间空间的变化情况,从而为条纹相机动态范围的评估提供了依据。

关键词：动态范围条纹相机空间电荷效应

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空间电荷效应对回旋加速器轴向注入的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2006年第11期34卷 80-82页

作者：陈德智曹南山郁庆长华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074

针对空间电荷效应对束流的影响,对注入系统进行优化设计,减少了传输过程中的粒子损失,建立了一个高效率的强流回旋加速器注入系统.通过模拟束流的传输过程,观察空间电荷效应对束流产生的影响,进一步对注入系统的元件参数进行适当的优化... 详细信息

针对空间电荷效应对束流的影响,对注入系统进行优化设计,减少了传输过程中的粒子损失,建立了一个高效率的强流回旋加速器注入系统.通过模拟束流的传输过程,观察空间电荷效应对束流产生的影响,进一步对注入系统的元件参数进行适当的优化,从而对束流包络进行控制.经修改光路设计后,束流已经明显地趋于平缓,各个关键点的束半径得到了很好的控制,从而减小了空间电荷效应所带来的束流损失,提高了注入系统的注入效率.

关键词：回旋加速器空间电荷效应注入光路

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静电加速管中强流空间电荷效应的研究

强激光与粒子束 2004年第6期16卷 770-776页

作者：殷学军夏佳文刘振灏武军霞刘伟杨建成刘勇夏国兴中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000中国科学院研究生院北京100039 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

对一种工业用大功率电子加速器 (4 5 0kW )的加速管中的空间电荷效应作了 5点假设 ,建立了物理模型。对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响 ,以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析 ,得到了束内径向电位分... 详细信息

对一种工业用大功率电子加速器 (4 5 0kW )的加速管中的空间电荷效应作了 5点假设 ,建立了物理模型。对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响 ,以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析 ,得到了束内径向电位分布。结果表明 :束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化 ,并在轴上达到最小值 ;而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化 ;空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落 ,而且对束流有发散作用 ,特别是在电子速度较低时更为明显。在考虑了空间电荷效应后 ,强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端 ,与弱流加速管相比。

关键词：电子加速器空间电荷效应强流电子束传输

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回旋加速器中的空间电荷效应和束晕

高能物理与核物理 2001年第7期25卷 674-679页

作者：欧阳华甫中国科学院高能物理研究所北京100039

在考虑束团内粒子之间的空间电荷相互作用力的条件下 ,对日本理化研究所 (RIKEN)现有的一台注入器 (加速常数为K70的AVF型回旋加速器 )中束团的演变过程进行了模拟计算 .模拟结果表明 ,束团的形变、束晕现象同样发生在回旋加速器中 ,不... 详细信息

在考虑束团内粒子之间的空间电荷相互作用力的条件下 ,对日本理化研究所 (RIKEN)现有的一台注入器 (加速常数为K70的AVF型回旋加速器 )中束团的演变过程进行了模拟计算 .模拟结果表明 ,束团的形变、束晕现象同样发生在回旋加速器中 ,不过 ,其产生机制不同于直线加速器 .它不是由共振和混沌引起。

关键词： AVF型回旋加速器束团动力学方程空间电荷效应束晕涡流束流传输粒子运动

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变像管相机中空间电荷效应的统计动力学分析

强激光与粒子束 2008年第8期20卷 1387-1391页

作者：王超康轶凡唐天同西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室西安710049 西安空军工程大学理学院西安710051

从Boltzmann积分微分方程出发推出了保守势场中电子数密度按势能的分布规律,即Boltz-mann统计分布。以此为基础,从统计动力学的角度详细分析了变像管相机中超短电子脉冲内部的空间电荷效应,通过求解Poisson方程得出了表征空间电荷效应... 详细信息

从Boltzmann积分微分方程出发推出了保守势场中电子数密度按势能的分布规律,即Boltz-mann统计分布。以此为基础,从统计动力学的角度详细分析了变像管相机中超短电子脉冲内部的空间电荷效应,通过求解Poisson方程得出了表征空间电荷效应的两个特征参量:空间电荷密度分布函数和速度分布函数,并对其按电位的动态变化规律进行了定性讨论。结果表明,限制变像管中的低电位区域和其中光电子脉冲从高电位向低电位传输的区域都将有助于优化整个变像管的性能。同时也重新讨论了光电阴极附近强加速场对光电子脉冲时间弥散的抑制作用,最终确定了其物理机制为不等位区间中电子脉冲空间分布的高度集中性。

关键词：高速变像管相机空间电荷效应 Boltzmann积分微分方程 Poisson方程时间分辨

CSNS 直线加速器空间电荷效应的模拟研究

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原子能科学技术 2014年第5期48卷 773-780页

作者：袁月王生彭军苑尧硕姚泽恩兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000 中国科学院高能物理研究所北京100049

本文利用三维空间电荷效应程序IMPACT-Z对直线加速器中的空间电荷效应进行了模拟研究,从单粒子动力学和多粒子动力学角度分析了束流在不同峰值流强下的发射度变化。在15mA流强下,比较了束流初始失配对束流发射度的影响,结果显示横向失... 详细信息

本文利用三维空间电荷效应程序IMPACT-Z对直线加速器中的空间电荷效应进行了模拟研究,从单粒子动力学和多粒子动力学角度分析了束流在不同峰值流强下的发射度变化。在15mA流强下,比较了束流初始失配对束流发射度的影响,结果显示横向失配对发射度束流品质影响更大,实际调束过程中应保证束流失配因子不超过1.4。

关键词：空间电荷效应失配因子误差效应直线加速器

光电子能量角度分布和空间电荷效应对变像管条纹相机的影响

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强激光与粒子束 2015年第6期27卷 177-183页

作者：顾礼宗方轲李翔张敬金张驰杨勤劳深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060

基于飞秒条纹相机系统和飞秒电子衍射系统设计需求,通过蒙特卡罗方法模拟研究了在阴栅加速区光电子能量、角度分布和空间电荷效应对光电子时间弥散和能量弥散的影响。确定了紫外和软X射线波段入射光电阴极时,光电子六种初始能量分布的... 详细信息

基于飞秒条纹相机系统和飞秒电子衍射系统设计需求,通过蒙特卡罗方法模拟研究了在阴栅加速区光电子能量、角度分布和空间电荷效应对光电子时间弥散和能量弥散的影响。确定了紫外和软X射线波段入射光电阴极时,光电子六种初始能量分布的时间弥散精确值。分析了光电子发射电流密度、加速电场和时间弥散的关系。发现了电子脉冲在加速区轴向速度的线性啁啾、能量弥散变化和在自由区不相同。

关键词：条纹相机能量分布空间电荷效应蒙特卡罗方法调制传递函数