DCSC光阴极注入器的束载实验的调试进展.pdfVIP

　第 16 卷 　第 11 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 11 　 　2004 年 11 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Nov. ,2004 　 ( ) 文章编号 : 　100124322 2004 1121385204 X DC2SC 光阴极注入器的束载实验的调试进展 向　蓉 , 　赵 　夔 , 　全胜文 , 　丁原涛 , 　张保澄 , 鲁向阳 , 　林 　林 , 　王莉芳 , 　陈佳洱 ( 北京大学 重离子物理研究所 射频超导组, 北京 100871) 　　摘 　要 : 　北京大学射频超导实验室设计了新型超导光电子枪 ———DC2SC 光阴极注入器 , 目标是为自由电 子激光平台提供能量在 2～3MeV ,脉宽小于 10ps ,脉冲重复频率为 81. 25MHz ,平均流强约为 1mA 的低发射度电 子束。现在已经建成了 DC2SC 光阴极注入器实验平台 ,包括激光驱动光阴极系统 ,Pierce 直流高压加速结构 ,1. 3GHz 1 + 1/ 2 纯铌超导腔 ,恒温器低温系统 ,4. 5kW 连续波微波系统 ,1/ 16 分频与同步控制系统 ,束流诊断系统 μ 和能量分析系统等。并且完成了超导腔的静态实验 ,直流加速结构也经过了 100 A 低电流测试。实验结果符 合设计要求 ,整体调试后即可以进行束载实验。 　　关键词 : 　电子枪; 　光阴极 ; 　超导腔 ; 　低发射度 ; 　FEL 　　中图分类号 : 　TN012 　　　　文献标识码 : 　A ( ) 　　高平均功率自由电子激光 FEL 有重要的科研和应用价值。要获得高平均功率输出的自由电子激光的前 提是获得高平均流强的电子束 ,这对注入器提出了严格的要求。国外很多实验室都在该领域进行了大量理论 [1 ] [2 ] [3 ] 和实验研究 ,例如美国的 BNL ,JLAB ,Cornell ,欧洲的 CERN ,DESY,FZR , 日本的Osaka 大学 等。 ( ) [4 ] 　　2001 年北大启动了基于超导加速器技术的自由电子激光 PKU2FEL 计划 ,首先进行的项目是 DC2SC 光 阴极注入器的研制。目标是提供能量在2～3MeV ,脉宽小于 10ps ,脉冲重复频率为 81. 25MHz ,平均流强约 1mA 的低发射度电子束[5 ,6 ] 。 1 　DC2SC 光阴极注入器的设计方案 　　超导腔技术可以减少加速过程中腔壁的功率损耗 ,能采用连续波加速得到高平均流强 ,因而在加速器领域 有很多的拥护者。一些实验室尝试把这项技术和低发射度的光阴极注入器相结合 ,开发高平均流强、低发射度 的超导光电子枪。但是光阴极材料的不超导以及对超导腔的污染是个严重的问题。BNL 实验室采用铌腔的后 壁作为光阴极 ,没有污染的问题 ,但是 Nb 阴极的光电转换量子效率仅为 5 ×10- 5 ,限制了每个束团的电量只能 达到 0. 5pC[7 ] 。FZR 采用量子效率高达 5 %的Cs Te 阴极 ,但是为了解决阴极材料的非超