粒子加速器常用材料二次電子發射機理和實驗研究

《粒子加速器常用材料二次電子發射機理和實驗研究》是依託中國科學技術大學，由王勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：粒子加速器常用材料二次電子發射機理和實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王勇
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

在粒子加速器中，粒子束與真空室內壁相互作用產生的二次電子是影響束流品質的重要因素，特別在正電子、質子和重離子加速器中，真空室在粒子轟擊下產生大量二次電子，聚集形成電子云，對儲存束流的穩定性、能量、發射度、壽命等均造成不利影響。因此，對粒子儲存環材料二次電子發射過程以及電子云的形成、抑制進行研究是十分必要的。本課題擬通過對粒子加速器真空室材料二次電子發射機理研究，採用CST 粒子工作室方法模擬二次電子發射過程，定量分析二次電子發射的影響因素。建立有效的二次電子測試實驗系統，精確測定幾種常用材料的二次電子產額。此項研究結果不僅為新一代粒子加速器設計建造提供依據。還可以套用於電子顯微成像、電真空器件、航空太空飛行器件設計建造等領域中。

結題摘要

粒子加速器儲存環中粒子束與真空室內壁和殘餘氣體相互作用產生二次電子，這些電子在儲存環真空室內聚集形成電子云，嚴重影響儲存束流的流強、能量、發射度、穩定性和壽命等。電子云問題已成為新一代加速器設計建造瓶頸。開展材料二次電子發射過程、’電子云形成機理和抑制方法研究已成為各國實驗室研究重點。 本項目依託合肥國家同步輻射實驗室真空工程實驗室，結合課題組多年來在粒子加速器儲存環真空室結構材料表面處理方法研究的優勢基礎，集成搭建國內第一台加速器真空室結構“材料二次電子特性參數測試儀”，開展了加速器真空室常用結構材料不鏽鋼、無氧銅和鋁及鋁合金的在不同條件、不同溫度和不同加工工藝下二次電子產額的數據測試和研究。同時對加速器真空室結構材料在不同表面處理工藝下二次電子產額的數據進行了測試和研究。獲得了碳系薄膜（無定形碳、類金剛石和石墨烯）、多種NEG吸氣合金薄膜、真空室常用結構材料（不鏽鋼、無氧銅和鋁及鋁合金）雷射刻蝕處理後的二次電子產額數據。這些研究結果和大量數據為新一代粒子加速器設計建造提供了依據，在電子顯微成像、電真空器件製作、航空太空飛行器件設計建造等領域中也有重要的套用前景。