基於速度壓縮的高亮度電子束產生

《基於速度壓縮的高亮度電子束產生》是依託清華大學，由杜應超擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於速度壓縮的高亮度電子束產生
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：杜應超
• 項目類別：面上項目

項目摘要

基於高亮度電子束套用的裝置中，如X射線自由電子雷射（XFEL）、湯姆遜散射X射線源、超寬譜THz源、束流驅動的等離子尾場加速（PWFA）、兆電子伏超快電子衍射（MeV UED）等，均需要加速器通過束流壓縮的方法提供低發射度、高流強的超短電子束。速度壓縮方法利用不同能量電子運動的速度差在直線段實現束團的壓縮，能在實現束流壓縮的同時控制束流發射度增長，在基於高亮度電子束套用的裝置中具有很好的套用前景，近年來受到了廣泛的關注。控制壓縮過程中的束流發射度增長是通過該方法成功產生高亮度束流的關鍵，需要對壓縮過程中束流縱向和橫向動力學開展深入研究。本項目旨在通過理論分析、數值模擬和束流實驗研究，系統的發展基於速度壓縮的高亮度電子束產生的技術。該項目的研究成果將能直接套用於我國基於高亮度電子束套用的裝置中，推動我國在高亮度電子束源及套用方面的發展。

結題摘要

高亮度電子束流是當前基於高亮度電子束流套用如X射線自由電子雷射、超快電子衍射、高峰值功率單周期THz、湯姆遜散射X/γ射線源、電漿尾場加速等的基礎，如何產生低發射度、短脈衝長度的高品質束流是當前加速器領域研究的重點，速度壓縮是當前產生短脈衝長度、高峰值流強束流的新方法之一。本項目針對光陰極注入器中超短束流的產生，基於速度壓縮方法開展了大量的模擬和實驗研究，並在此基礎上開展了高峰值場強THz產生及套用、超快電子衍射、束流驅動尾場加速、超快電子成像、電漿尾場加速外注入等實驗研究。通過該項目的研究，理解了速度壓縮過程中的物理和關鍵問題，在實驗中產生了束團長度在10fs量級、峰值流強達千A量級的高品質束流。為後續套用研究奠定了很好的基礎。