Экспериментальные исследования по созданию специальных ондуляторов для лазеров на свободных электронах и лазерных ускорителей

• Автор: Толмачев, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил.

^ Аннотация

Глава 1. Типы ондуляторов и технологии их изготовления

1.1. Плоские и спиральные ондуляторы

1.2. Однородные и профилированные ондуляторы

1.3. Электромагнитные ондуляторы и ондуляторы на постоянных магнитах

1.4. Безжелезные и гибридные ондуляторы

1.5. Сравнение технологий изготовления ондуляторов

Глава 2. Развитие ондуляторных технологий

2.1. Плоские ондуляторы на постоянных магнитах с короткими периодами и максимальными полями

2.2. Высокие требования на однородность и периодичность полей

2.3. Фокусировка собственными полями ондуляторов

® 2.3.1. Естественная (вертикальная) фокусировка в ондуляторах
2.3.2. Горизонтальная фокусировка в ондуляторах
2.4. Разработка ондуляторных схем с фокусировкой в обеих плоскостях
2.4.1. Схема с С-образной формой полюсов
2.4.2. Схема с противоположно направленными боковыми магнитами
2.4.3. Схема с одинаково направленными боковыми магнитами
Глава 3. Усовершенствование методов измерения магнитных полей
3.1. Основные способы измерения распределения полей в магнитных
структурах
3.1.1. Методы, позволяющие получить подробную картину поля внутри магнитного элемента
3.1.1.1. Приборы, основанные на ядерном магнитном резонансе (ЯМР)
3.1.1.2. Преобразователи Холла
3.1.1.3. Измерительные катушки
3.1.1.5. Вибрирующая проволока
3.1.2. Методы, для определения интегральных характеристик магнитных элементов
3.1.2.1. Протяженные интегрирующие катушки и продольные проволоки
3.1.2.2. Импульсный проволочный метод
3.2. Усовершенствование используемых методов измерения магнитных полей
3.2.1. Увеличение точности измерений датчиком Холла
3.2.2. Усовершенствование проволочной установки
3.2.2.1. Выбор оптимального материала и длины проволоки
3.2.2.2. Оригинальный датчик положения нити
3.2.2.3. Выбор параметров импульса тока
3.2.3. Решение проблемы измерения полей в длинных ондуляторах
3.2.4. Фокусирующие свойства ондуляторов и их измерение с помощью проволочного метода
3.3. Сравнение использованных методов измерения магнитных полей
3.3.1. Статистические ошибки измерений полей методом датчика Холла
3.3.2. Статистические ошибки измерений проволочным методом
3.3.3. Анализ точностей метода ДХ и проволочного метода
3.4. Рекомендации
Глава 4. Применение модернизированных методов измерения магнитных полей для настройки ондуляторов
4.1. Ондулятор К1АЕ-4 для эксперимента по нагреву плазмы в токамаке
4.1.1. Конструкция двухсекционного ступенчато профилированного ондулятора К1АЕ
4.1.2. Адаптация системы измерений магнитных полей для настройки ондулятора К1АЕ-4 с помощью ДХ
4.1.3. Настройка магнитных полей и его интегралов в ондуляторе К1АЕ-4
4.1.4. Основные параметры и запуск установки FOM Fusion FEM с выходом
на режим 730 кВт мм-волн в 10 мкс импульсах
4.2. Подготовка ондулятора KIAE-1.5-1 для эксперимента по проверке режима SASE
4.2.1. Настройка ондулятора с использованием проволочного метода перед установкой на канал ускорителя
4.2.2. Основные параметры установки SATURNUS и эксперимент по измерению усиления в режиме SASE
ГЛАВА 5. Ондулятор KIAE-UCLA 2м и осуществление режима SASE в безрезонаторном ЛСЭ
5.1. Введение
5.2. Конструкция ондулятора на постоянных магнитах
5.2.1. Расчет фокусирующей системы
5.2.2. Последовательность сборки ондулятора
5.3. Магнитные свойства ондулятора
5.3.1. Измерения датчиком Холла
5.3.2. Измерения проволочным методом
5.4. Усиление Зх105, полученное на установке безрезонаторного ЛСЭ
5.4.1. Зависимость средней интенсивности излучения от заряда
5.4.2. Флуктуации интенсивности
5.5. Заключение
Глава 6. Создание ондулятора для лазерного ускорителя типа ОЛСЭ
6.1. Введение
6.2. Проект эксперимента “RRC-UCLA” по обращенному ЛСЭ
6.2. Расчет схемы и конструкция ондулятора
6.1.1. Определение структуры магнитной ячейки
6.1.2. Элементы регулировки магнитного поля
6.1.3. Принципиальная схема ондулятора для проекта ОЛСЭ
6.1.4. Выбор формы траектории в межсекционной области
приведен обзор методов, позволяющих выполнить прямые измерения интегральных характеристик.
З.1.2.1. Протяженные интегрирующие катушки и продольные проволоки
Этот метод аналогичен описанному ранее методу измерительных катушек, отличие лишь в размере измерительного контура: для измерения интегральных характеристик магнитного элемента длина контура должна быть больше длины измеряемого элемента.
Можно использовать два способа измерения интегрирующими катушками [66]:
1. Катушка помещается по оси магнитного элемента и поворачивается на угол 180°, сигнал с контура подается на интегрирующий вольтметр. Полученная величина пропорциональна первому интегралу магнитного поля на длине контура (|Ш/ = 2М) вусЬ, где N - число витков катушки, Б - ширина
(диаметр) катушки). Причем, при повороте из положения 0° в положение 180° измеряется интеграл вертикальной компоненты поля (Іу = ІВу(г)сіг), а
при повороте из положения 90° в положение 270° измеряется интеграл горизонтальной компоненты поля (Іх = $Вх(г)сІ2). Этот метод сложно
использовать для малых магнитных зазоров.
2. Катушка смещается в горизонтальной плоскости на величину Лг, сигнал с контура подается на интегрирующий вольтметр. Измеренная величина пропорциональна первому интегралу магнитного поля на длине контура (= -Жх|Д/&). Причем, если катушка располагалась горизонтально, то
будет измерен интеграл вертикальной компоненты поля 1У, а если катушка располагалась вертикально, то будет измерен интеграл горизонтальной компоненты поля 1Х.