4-69  100 μm FIR-FEL摇摆器的改进

余  虹  黎维华  王  远  邓德荣

经过几年实验发现，摇摆器的磁场强度、峰值误差和好场区宽度对束波作用效率有很大影响。为了提高摇摆器性能对摇摆器如下改进：(1) 提高磁场强度：永磁块材料采用北京钢研院的钕铁硼N39SH，其H_c达到11.6 kOe(1Oe»79.578 A/m)，B_r达到12.3 kGs (1Gs=10^-4T)，(BH)_max为36 MGOe；摇摆器周期长度由30 mm改为32 mm，磁块与磁极宽度的比值由9:6改为11:5；(2) 减小峰值误差和增加好场区宽度：改进永磁块、磁极的形状和固定方式，从机械上消除不规则磁块、磁极形状带来的负面影响。通过上述改进可以提高单电子小信号增益与理想增益的比率，即提高整个摇摆器品质。精密的磁场自动测量系统是摇摆器调试过程中所必须的装置，该系统经过改进，具有高精度、高稳定度、可同时监测x、y、z方向磁场值、操作方便等优点，为摇摆器的研制打下良好基础。

根据摇摆器的改进方案，2003年完成了各个部件的设计、外协、加工，2004年年初进入摇摆器的总装、调试阶段。先安装调试两个半块摇摆器。摇摆器的安装依据混合型摇摆器的原理进行，先对永磁块进行筛选和优化组合，再依组合顺序进行安装。参数调试依据电子在摇摆器中所受的洛仑兹力计算电子的运动轨迹进行调试：首先进行入口调试，入口区的作用就是缓慢地引入一个横向速度v_x，使电子不再线形偏离z轴时，入口区结束，进入均匀振幅的周期场，本摇摆器入口周期数1.5；入口调试完毕再调整个摇摆器的轨迹。轨迹调好后，调峰峰值误差，在保证轨迹和峰峰值误差的前提下对好场区进行调试。分别调试好两个半块以后，将两半块装入大厅的底座上对接，再重复以上调试过程。表1为调试好后x方向好场区的实测值，图1为对接后调试完毕的电子模拟轨迹图。

表 1  调试好后x方向好场区的实测值