橫向梯度波蕩器研究.pdf

1、自由電子激光是使自由電子的電磁輻射受激放大的新一代強相干輻射光源。自由電子激光可以工作在通常激光到達不了的波段，其峰值亮度高十個量級，平均亮度高兩個量級以上，其波長連續(xù)可調、工作范圍寬，高功率高效率，輻射相干性好，時間結構可控，成為了近年來國內外研究的熱點。其中，波蕩器是自由電子激光器的核心組件，可為電子和光電場之間的相互作用提供橫向周期靜磁場。
　　在這種背景下，本文圍繞波蕩器展開工作。根據(jù)實際需求，本文工作主要是對橫向梯度波蕩

2、器和聚焦波蕩器兩大部分進行研究。
　　本文對自由電子激光的基本原理、發(fā)展趨勢和波蕩器的物理特性進行了回顧和總結，并對課題開展的背景跟相關數(shù)值模擬軟件進行了介紹。
　　對橫向梯度波蕩器進行了研究分析。橫向梯度波蕩器可用于電子束能散較大的情況。經(jīng)典橫向梯度波蕩器通常是通過傾斜波蕩器的磁極面和磁塊端面得到具有橫向梯度的磁場。本文中，設計了新的磁塊和磁極結構，通過傾斜磁塊背面、磁極背面或者將磁塊磁極做成楔形等，提出了新的橫向梯度方案

3、。理論分析并模擬計算了各方案磁塊和磁極的傾斜角對橫向梯度的影響，并對比各方案的橫向梯度隨中心間隙周期比的變化情況。結果表明，將磁極面、磁極背面傾斜或將磁塊和磁極做成橫向楔形等方法可以得到適用的橫向梯度;若在磁極面已傾斜的基礎上將磁極背面同步傾斜，或者在楔形波蕩器的基礎上將磁極面或磁極背面同步傾斜，將會得到更大的橫向梯度。此外，理論分析了橫向梯度波蕩器的適用范圍，同時，還利用B2E軟件計算了電子束的偏轉效應。
　　對橫向聚焦波蕩器進

4、行了研究分析。橫向聚焦波蕩器可用于電子束能量較低、β函數(shù)較小的情況。討論了幾種改變磁塊和磁極幾何形狀的橫向聚焦波蕩器，這些方案均基于永磁塊面、磁極面的交替傾斜，以產(chǎn)生橫向場梯度用于聚焦電子束，分別是磁極背面交替傾斜，磁塊矩形、磁極面交替傾斜，磁塊面磁極面對稱交替傾斜，磁塊面磁極面不對稱交替傾斜等。使用RADIA軟件分別對不同結構波蕩器方案的橫向磁場進行模擬計算，并分析了各方案橫向聚焦特性的變化，并進行相互比較。結果表明，磁塊面磁極面不對