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2016-7-18 閱讀(1017)
波蕩器是相對(duì)論性電子束與光場(chǎng)相互作用的區(qū)域,，在FEL研究中起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)電子束品質(zhì)（能散,、發(fā)射度,、流強(qiáng)等）一定的情況下，波蕩器的性能參數(shù),，如峰值場(chǎng)強(qiáng),、好場(chǎng)區(qū)大小等將直接決定FEL增益,。波蕩器按幾何結(jié)構(gòu)可分為平面型波蕩器、錐化型波蕩器,、螺旋型波蕩器等,；按使用材料可分為永磁波蕩器、混合型波蕩器及電磁波蕩器等,。中物院FEL現(xiàn)主要進(jìn)行100m遠(yuǎn)紅外FEL.磁極材料為FeCoV,，飽和磁通密度為2.4T；永磁塊材料為NdFeB,，剩磁為混合型波蕩器磁路結(jié)構(gòu)示意,。2衡量波蕩器性能的參數(shù)指標(biāo)2.2.1峰值場(chǎng)強(qiáng)隊(duì)峰值場(chǎng)強(qiáng)褚是指在一定的間隙條件下，該波蕩器的磁場(chǎng)所能達(dá)到的zui大值,。該參數(shù)主要體現(xiàn)了波蕩器在磁性能方面的能力,，它與波蕩器參數(shù)尤存在以下關(guān)系：々為波蕩器周期長(zhǎng)度，本項(xiàng)目FEL混合型波蕩器的々=3.2.心,。另外,，峰值場(chǎng)通密度B還通過波蕩器參數(shù)K與放射波長(zhǎng)2、電子束能量yw0c2,、波蕩器周期長(zhǎng)度々存在下面的關(guān)系：2.2.4單電子小信號(hào)增益與理想增益的比率FEL的一個(gè)重要性能指標(biāo)是小信號(hào)增益,，它表示在小信號(hào)狀態(tài)下光場(chǎng)與電子束相互作用后的能量增長(zhǎng)程度。平面波蕩器的小信號(hào)增益可由下式來估算：對(duì)于類似中物院FEL混合型波蕩器這樣的平面型波蕩器,，則需用K2/2替換上的K2.其中,，K滿對(duì)于中物院FEL混合型波蕩器，波蕩器周期N=38,，K=0.967,，則要求AK/K小于1.36%. 2.2.3單電子軌跡模擬中心偏移為了衡量波蕩器磁場(chǎng)分布的好壞，在波蕩器調(diào)試過程中常采用模擬中心束線（波蕩器對(duì)稱中心線）單電子軌跡的方法來進(jìn)行判斷,。由于電子束團(tuán)與光場(chǎng)的有效換能需要電子束團(tuán)的橫向運(yùn)動(dòng)始終位于光束的包絡(luò)之內(nèi),，也就是電子束團(tuán)在波蕩器磁場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡必須位于光束的包絡(luò)內(nèi)。假定電子束線與波蕩器中心線嚴(yán)格重合,，則電子束在波蕩器作用段的軌跡中心偏移zui大允許量,，應(yīng)為束線上各點(diǎn)光斑半徑與電子束橫截面半徑之差取zui小值。對(duì)于正在進(jìn)行的100m遠(yuǎn)紅外自由電子激共10個(gè)點(diǎn)的Bz值,。
3.2優(yōu)化組合及排序如所示,，由于磁路中不同磁極（軟磁）之間性能差異不大，只起導(dǎo)出磁通的作用,，磁極上的磁場(chǎng)主要決定于左右兩塊永磁（磁塊）磁通的疊加,，因此優(yōu)化組合數(shù)據(jù)處理時(shí)忽略了磁極的影響，考慮由磁塊直接緊密相接時(shí)磁極上各點(diǎn)6值的情況,；點(diǎn)的選取方法與磁塊測(cè)試相同,。為了便于區(qū)分,，我們用表示第W個(gè)磁極中心點(diǎn)的疊加磁場(chǎng)；用瓜,、表示第W個(gè)磁極沿I方向偏離中心點(diǎn)15mm的疊加磁場(chǎng)分別排出了兩個(gè)序列,，稱為序列1與序列2，對(duì)應(yīng)波蕩器的上下兩列,，優(yōu)化組合結(jié)果見,。相對(duì)于均值否M偏差反映了峰-峰值誤差，私,、相對(duì)于萬偏差反映了對(duì)稱性好壞,。由可以看出，優(yōu)化組合的峰-峰值誤差都小于1%,；在中心點(diǎn)左右間隔15mm對(duì)稱點(diǎn)的偏差都小于5%. 4調(diào)試結(jié)果FEL混合型波蕩器現(xiàn)已研制完成,，是該波蕩器實(shí)物圖，~為波蕩器間隙為18mm條件下的調(diào)試結(jié)果,。為中心束線磁場(chǎng)單電子軌跡模擬,；為中心束線峰值磁場(chǎng)分布圖；為I方向磁場(chǎng)均勻性（好場(chǎng)區(qū)）分布情況,；為夕與尤的關(guān)系圖,，F(xiàn)EL混合型波蕩器的尤=0.934x0.3235x3.2=0.9667，AX7尤取中的結(jié)果1.2%,，從可以看出,，單電子小信號(hào)增益與優(yōu)化組合結(jié)果磁性材科及器件波蕩器對(duì)稱中心線上的單電子軌跡模擬（中心偏移<0.1mm）波蕩器對(duì)稱中心線上的峰值場(chǎng)強(qiáng)分布（平均峰值場(chǎng)強(qiáng)為323.5mT）N（磁場(chǎng)峰值序列）X方向磁場(chǎng)均性分布（好場(chǎng)區(qū)）（1-中心線左移3mm；2-中心線,；3-中心線右移3mm,；AK/Kzui大值約為1.2%）5結(jié)論中物院FEL波蕩器采用Halbach混合型結(jié)構(gòu)，在間隙為18mm的條件下,，獲得的峰值場(chǎng)強(qiáng)為323.5mT,，好場(chǎng)區(qū)大于10mm，單電子模擬軌跡中（上接13頁）心偏移小于0.1mm,，單電子小信號(hào)增益與理想增益的比率高達(dá)98°%.北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司,。
