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
X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特...X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特性极大推动了X射线技术的发展与应用。全球众多国家和研究机构正积极推进XFEL设施的建设与技术进步。该文论述了XFEL的基本原理、国际上的研究进展与最新技术突破,以及我国在XFEL技术方面的研究进展,并对我国未来的XFEL技术进行了展望。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。
文摘X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特性极大推动了X射线技术的发展与应用。全球众多国家和研究机构正积极推进XFEL设施的建设与技术进步。该文论述了XFEL的基本原理、国际上的研究进展与最新技术突破,以及我国在XFEL技术方面的研究进展,并对我国未来的XFEL技术进行了展望。
文摘可调谐预聚束太赫兹自由电子激光装置是太赫兹近场高通量材料物性测试系统的重要组成部分,可产生频率范围在0.5 THz至5 THz之间的连续可调自由电子激光。控制系统作为该装置调试和运行的平台,基于实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System, EPICS)进行设计与开发。采用服务器虚拟化技术构建了控制系统的运行环境,提升了运行可靠性和部署效率。通过开发EPICS IOC应用软件实现了对磁铁电源、微波、真空、功率源、冷却水等系统设备的远控,并通过开发上层数据库相关应用软件实现了装置运行数据的存储和报警信息的推送。自控制系统投入使用以来,运行稳定可靠,功能完备,可满足装置调试和运行的需求。
