HIRFLCSR电子冷却系统空心电子束性能研究.pdfVIP

　第 15 卷 　第 8 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 15 ,No. 8 　 　2003 年 8 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS J ul. ,2003 　 文章编号 : (2003) HIRFLCSR 电子冷却系统空心电子束性能研究 夏国兴1 ,2 , 　夏佳文1 ,2 , 　刘 　伟1 ,2 , 　杨建成1 ,2 , 　武军霞1 ,2 , 　殷学军1 ,2 , 　赵红卫1 ,2 , 　魏宝文1 ,2 ( 1. 中国科学院 近代物理研究所, 甘肃 兰州 730000 ; 　2 . 中国科学院 研究生院, 北京 100039 ) 　　摘 　要 : 　电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关。由于强流电子束自身产生的空间电 荷场 ,使得电子束的速度离散 ,增加了电子束温度 , 降低了冷却效率。为了减小空间电荷效应 , HIRFLCSR 的 电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却。通过分析实心电子束和空心电子束 的空间电荷场 ,研究了其对电子束速度和温度的影响。 　　关键词 : 　电子冷却; 　空间电荷场 ; 　空心电子束 　　中图分类号 : 　TL56 　　　　文献标识码 : 　A 　　电子冷却系统是通过具有相同平均速度运动的离子束与强流电子束的库仑碰撞 , 降低储存环或对撞机中 离子束的横向发射度和纵向动量散度[1～3 ] 。一般情况下 , 电子束的流强在安培量级, 因此其自身产生的空间 电荷场会对电子的速度产生影响,即出现新的速度分散。电子冷却理论表明 , 电子冷却时间是表征冷却快慢的 物理量 ,冷却力和冷却时间的大小与电子束的速度密切相关 ,且冷却时间可以用经验公式表示为[4 ] 4 5 d v A βγ 1 i - 1 i i i 2 2 3/ 2 ( ) ( θ θ) ( ) tc = - = C 2 i + e 1 v d t Q ηj i i ec e 式中 : t 表示冷却时间 ; Q 和 A 分别表示离子的电荷态和质量数 ;β和 γ表示离子的相对论速度和相对论因 c i i i i 子 ; θ和 θ分别表示冷却段内离子束和电子束的张角 ;j 表示电子电流密度 ; η表示冷却段长度与储存环周 i e e ec 长之比 ; C 为常系数。因为电子束的张角与电子的横向速度