用于產(chǎn)生THz波的15MeV Linac初步物理設計.pdf

1、太赫茲波(THz波)是指頻率在0.1-10THz(波長為3000μm-30μm)范圍內的電磁波(1THz=1012Hz)。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，其長波段方向與毫米波(亞毫米波)相重合，而在短波段方向與紅外線相重合，因而其廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、生物、生命、環(huán)保及軍事等領域。但由于受到THz波頻段器件特征尺寸微小的限制，使得半導體器件及真空電子器件在原理上難于工作在1THz頻率以上，另一方面激光器件因為輻射機理（能級

2、差太?。┑南拗埔搽y于工作在THz頻段，從而在電磁波譜中形成一個“THz空隙”。利用相對論電子產(chǎn)生的THz波具有與自由電子激光（FEL）一樣的特性，這些特性是普通激光器或常規(guī)THz發(fā)生器難以達到的，正因為如此FEL在THz波技術領域及其應用研究中，發(fā)揮著重要作用。
　　 本文以THz波發(fā)生器中的直線加速器初步物理設計為主線，自行編制了電子槍、輸運段、磁壓縮系統(tǒng)和加速腔系統(tǒng)的粒子縱向運動計算程序，在這些程序的基礎上對直線加速器（Li

3、nac）整體進行了分析和優(yōu)化。首先介紹了THz波的一些基本性質、應用，比較了幾種現(xiàn)有的THz波發(fā)生器，得到了THz波發(fā)生器對Linac的要求。其次論述了α-磁鐵的基本性質和作用，其作為磁壓縮系統(tǒng)是注入器中的一個重要組成部分，驗證了α-磁鐵的消色散角度，通過數(shù)值模擬研究了電子束團在α-磁鐵中的運動情況，給出了電子束在α-磁鐵中的運動圖像，并以此為基礎討論了一個注入系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的實例。然后討論了Linac的設計，盤荷波導的計算，自行編制了模