电子束注入器是决定自由电子激光太赫兹源(Free Electron Laser for Terahertz,FEL-THz)性能的核心部件,基于射频加速器的注入器能够产生驱动高功率THz辐射所需的高品质电子束。同时,出于商业化和市场化的考虑,注入器还需具备结构紧凑...电子束注入器是决定自由电子激光太赫兹源(Free Electron Laser for Terahertz,FEL-THz)性能的核心部件,基于射频加速器的注入器能够产生驱动高功率THz辐射所需的高品质电子束。同时,出于商业化和市场化的考虑,注入器还需具备结构紧凑的特点。采用独立调谐式结构(Independently Tunable Cavity,ITC)的束流注入器具有平衡高品质、低成本以及紧凑性的优势,在大功率FEL-THz装置小型化方面有广阔的应用前景。然而,随着束线长度的缩短和装置整体规模的压缩,注入器在运行过程中面临着在线调节手段和诊断能力不足等挑战。本文依托华中科技大学与中国科学技术大学共建的一台紧凑型FEL-THz注入器,首先介绍其基于ITC结构的优化思路和设计结果,然后在系统稳定的基础上,重点阐述调试和运行过程中所涉及的束流间接诊断和系统优化措施,并结合束流动力学仿真和在线实验开展了相关方案和研究的验证。仿真和实验结果均表明,通过优化设计并结合间接诊断技术,ITC注入器能够兼顾FEL-THz高功率和小型化的需求,而间接诊断技术的应用也能够弥补调试过程中诊断手段不足的问题,为ITC注入器的进一步推广奠定了基础。展开更多
文摘电子束注入器是决定自由电子激光太赫兹源(Free Electron Laser for Terahertz,FEL-THz)性能的核心部件,基于射频加速器的注入器能够产生驱动高功率THz辐射所需的高品质电子束。同时,出于商业化和市场化的考虑,注入器还需具备结构紧凑的特点。采用独立调谐式结构(Independently Tunable Cavity,ITC)的束流注入器具有平衡高品质、低成本以及紧凑性的优势,在大功率FEL-THz装置小型化方面有广阔的应用前景。然而,随着束线长度的缩短和装置整体规模的压缩,注入器在运行过程中面临着在线调节手段和诊断能力不足等挑战。本文依托华中科技大学与中国科学技术大学共建的一台紧凑型FEL-THz注入器,首先介绍其基于ITC结构的优化思路和设计结果,然后在系统稳定的基础上,重点阐述调试和运行过程中所涉及的束流间接诊断和系统优化措施,并结合束流动力学仿真和在线实验开展了相关方案和研究的验证。仿真和实验结果均表明,通过优化设计并结合间接诊断技术,ITC注入器能够兼顾FEL-THz高功率和小型化的需求,而间接诊断技术的应用也能够弥补调试过程中诊断手段不足的问题,为ITC注入器的进一步推广奠定了基础。
