4-74  重复脉冲强流电子束引导磁场的设计及实验

张永辉  常安碧  向  飞  马乔生  甘延青  刘  忠

对于强流脉冲电子束的传输，一般是利用引导磁场箍缩电子束使其无损的通过漂移管进入微波器件并进行束波互作用。与单次脉冲引导磁场相比，重复脉冲引导磁场的设计及强流电子束在其中的传输过程是非常复杂的，引导磁场既要满足与重复脉冲电子束的同步条件，又要满足束流传输的极限条件，同时也要满足微波器件对磁场位形和电子束几何尺寸的要求。

结合CHP01重复脉冲强流电子加速器引导磁场的设计，分析并推导出了束流稳定传输条件；通过数值模拟对引导磁场位形分布、幅值大小等进行了优化设计，在此基础上研制出了1 s螺线管磁场系统，并进行了重复脉冲强流电子束产生与传输实验研究。经实验调试及束斑测量，表明设计的1 s磁场满足束流稳定传输条件，能使电压800 kV，电流8 kA、脉冲宽度40 ns、脉冲重复频率100 Hz的环形强流电子束稳定传输，并已成功运用于CHP01强流电子加速器束流传输系统。

图1为CHP01加速器二极管以重复脉冲方式工作时的输出波形，图2为环形电子束打靶图像。图1(a)CH₁为经时间轴压缩之后的电压波形，CH₂为经时间轴压缩之后的电流波形；图1(b)CH1与CH2分别为图1(a)100次电压与电流脉冲展开波形的重叠图像。可见，二极管以重复脉冲方式工作时束流传输非常稳定，输出波形重复性很好，通过近30 cm的漂移段后束环发散性较小，束斑均匀稳定，很好的满足了微波器件的实验要求，达到了设计指标。