基于FEL-THz源的束流加速系统的设计与数值计算

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在基于自由电子激光的太赫兹源中,射频电子枪和电子直线加速器是束流加速系统的两个关键部件。本文设计了一种可以独立调谐的电子枪,能够提供高品质的电子束,具有较低的能散度和较小的脉冲宽度。在直线加速器的设计中,采用了常梯度结构,使电子束获得较高的能量并能对其进行有效的加速。本文的研究建立在自由电子激光技术基础上,利用ANSYS软件对射频电子枪和直线加速器进行了模拟分析,并对电子枪和加速器的关键指标进行了数值计算。文中首先详细分析了电子枪、加速器的各种参数;系统的介绍了数值计算的相关原理,并推导了计算公式;设计了腔体结构的几何尺寸。然后,在电子枪的设计中,利用ANSYS软件模拟了两独立腔体的场分布;根据电子运动方程,研究了电子相位和能量的相互关系;计算了其指标。最后,对盘荷波导结构进行了建模,设计出了一种工作在S波段2856MHz的电子加速器,并分析了其电场分布和电子的运动状况;分析了加速器尺寸对物理参数的影响,总结了其中的规律。得到的结果为实际的设计提供了参考。
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