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热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响

彭宇飞 秦臻 张篁 陈弹蛋 刘平 杨安民 李建北 龙继东 石金水

彭宇飞, 秦臻, 张篁, 等. 热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 035101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170363
引用本文: 彭宇飞, 秦臻, 张篁, 等. 热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 035101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170363
Peng Yufei, Qin Zhen, Zhang Huang, et al. Intrinsic emittance of thermal cathode with radial temperature variation[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 035101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170363
Citation: Peng Yufei, Qin Zhen, Zhang Huang, et al. Intrinsic emittance of thermal cathode with radial temperature variation[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 035101. doi: 10.11884/HPLPB201830.170363

热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响

doi: 10.11884/HPLPB201830.170363
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11605179

详细信息
    作者简介:

    彭宇飞(1985-), 男,博士,助理研究员,从事加速器及电真空物理研究;bangyf03@163.com

    通讯作者:

    秦臻(1988-), 男,硕士,助理研究员,从事阴极物理研究;qzqinzhen@foxmail.com

  • 中图分类号: TL503.3

Intrinsic emittance of thermal cathode with radial temperature variation

  • 摘要: 从热发射理论出发,推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度的一般计算形式。针对一种最常见的温度径向分布近似模型,给出了均方根发射度随温度非均匀性变化趋势的理论数值解。基于有限差分法粒子仿真技术统计了热阴极的本征发射度,仿真结果与理论解一致,验证了非均匀发射热阴极本征均方根发射度一般形式的正确性。结果表明,径向温度非均匀性引起均方根发射度显著变化,非均匀系数为10%时引起均方根发射度下降约15%。本文建立的理论形式和仿真方法可以有效评估束流品质控制目标和工程热设计之间的依赖关系,以指导高效费比的工程设计。
  • 图  1  FDTD-PIC热阴极发射仿真几何模型

    Figure  1.  Thermal emission model with FDTD-PIC simulation

    图  2  发射度比随非均匀系数的变化关系

    Figure  2.  RMS emittance coefficient changes with non-uniformity

    图  3  径向分布的阴极温度和发射密度

    Figure  3.  Radial distribution of temperature and emission density

    图  4  均匀发射和实际径向非均匀发射的x-vx相空间分布

    Figure  4.  x-vx phase space of uniform and practical emission

    图  5  均方根发射度系数随温度非均匀性及计算时间的变化

    Figure  5.  RMS emittance coefficient changes with non-uniformity and temporal results

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-08
  • 修回日期:  2017-11-06
  • 刊出日期:  2018-03-15

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