电子枪作为整个加速器的源头,是实现高性能束流最为核心的部件之一。高能所从北京正负电子对撞机(BEPC)开始到北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII),一直致力于热发射电子枪的研究,并取得了长足的发展。
近年来随着自由电子激光等装置的迅速发展,光阴极电子枪一直是国内外的研究热点,它相比于热发射电子枪可以获得更短束长、更小发射度的高品质束流。500KV光阴极直流高压电子枪涉及多个领域的先进技术,包括大功率短脉冲激光、光阴极材料、直流高压以及极高真空获得等。项目组成员在研制过程中克服了诸多困难,成功在实验室获得高量子效率的光阴极材料,实现分段焊接大尺寸陶瓷件的国产化研制,分别在光阴极储藏室和电子枪主体内部获得2×10-10Pa和6×10-10Pa的极高真空环境,电子枪的高压老练值达到460kV,上述指标均达到了同类装置的国际水平。
光阴极直流高压电子枪的成功研制,为高能所开展先进电子源技术的研究积累了宝贵经验,为未来开展X射线自由电子激光(XFEL)和基于能量回收型直线加速器(XERL)光源的研究储备了关键技术,同时也为先进光源技术研发与测试平台(PAPS)中将要建设的采用超导技术的电子束流试验装置打下了坚实的基础。
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光阴极直流高压电子枪实验平台
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光阴极直流高压电子枪的高压老练
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电子枪出口流强测试(绿色为激光脉冲触发信号/红色为束流信号)