低發射度L波段光陰極微波電子槍物理設計

李成龍　湯振興　裴元吉

（中國科學技術大學 國家同步輻射實驗室　合肥 230022）

低發射度L波段光陰極微波電子槍物理設計

李成龍湯振興裴元吉

（中國科學技術大學 國家同步輻射實驗室合肥 230022）

太赫茲（THz）光源對電子束的能量、能散及發射度有極高要求，研發高性能電子源是基于自由電子激光（Free Electron Laser, FEL）的THz光源的重要挑戰。對電子腔中束團發射度增長機制的研究，有助于設計針對有效的發射度補償方案。本文首先描述了L波段光陰極微波電子槍腔的設計，利用POISSON Superfish軟件給出了腔內電磁場分布，詳細分析了束流發射度增長的因素，討論發射度補償原理。由此提出基于主副螺線管線圈抑制發射度增長的補償方案，并用ASTRA程序對補償效果進行模擬計算。結果表明，采用該補償方案后，電子腔輸出束團的能散和發射度有顯著改善，達到THz光源對于電子源的要求。

高性能電子束源，光陰極微波電子槍，發射度，補償線圈，空間電荷力，能散

近年來，由于化學、物理、生物等學科的前沿研究以及各國政府和科學界的大力支持，第四代光源開始蓬勃發展起來?；谧杂呻娮蛹す猓‵ree Electron Laser, FEL）第四代高亮度光源對束流品質的要求極為苛刻，根據FEL工作原理可知，光源品質本質上依賴于電子槍產生束流的性能，因此成功研制高性能電子槍是產生高亮度光源的關鍵。光陰極電子槍能夠產生高電荷量（約1 nC）、低發射度（＜1πmm·mrad）、短束團（ps量級）的束流。國際上，美國LCLS （Linac Coherent Light Source）［1］、歐洲XFEL （X-Ray Free-Electron Laser）［2］、英國4 GLS（4th Generation Light Source）［3］、美國LUX（Linac-based Ultrafast X-ray facility）［4］、韓國PAL-XFEL （Pohang Accelerator Laboratory X-Ray Free-Electron Laser）［5］和德國BESSY （Berlin Electron Storage Ring Society for Synchrotron Radiation）［6］等四代光源均采用光陰極微波電子槍作為電子束源?！?br>